Российские физики обнаружили эффект сверхпоглощения света у небольших объектов — Naked Science
15 июня
Университет ИТМО

Российские физики обнаружили эффект сверхпоглощения света у небольших объектов

4.5

Ученые Университета ИТМО и МФТИ доказали, что маленькие объекты так же, как и большие, способны полностью поглощать свет. Результаты исследования помогут в создании новых компактных технологий для беспроводной передачи энергии и информации.

Российские физики обнаружили эффект сверхпоглощения света у небольших объектов / ©Getty images

Статья опубликована в журнале Laser & Photonics Reviews. Свет может по-разному взаимодействовать с веществом: отражаться от него, рассеиваться им или поглощаться. Чаще всего, эти процессы происходят одновременно. В большинстве случаев это не проблема. Однако существуют задачи, где от материала требуется только максимальное поглощение. Например, для работы солнечных электростанций, где буквально каждый фотон, который отражается от поверхности солнечной батареи, может приводить к снижению ее КПД.

«Световая волна состоит из частиц света, фотонов. Каждый раз, падая на “темный” или непрозрачный материал, такой как уголь, краситель или асфальтовая поверхность дороги, она теряет лишь некоторую долю своей энергии. Только часть фотонов переходит в тепловую энергию, в то время как оставшаяся часть без проблем отражается, рассеивается или “насквозь” проходит через поглощающее вещество», – объясняет старший научный сотрудник МФТИ Денис Баранов.

Ученые по всему миру пытаются снизить число потерянных фотонов до минимума, а в идеале и до нуля. Ранее исследователям уже удалось достигнуть эффекта полного поглощения на очень больших объектах, размер которых во много раз превосходит размер пучка света. Однако для маленьких тел эта задача до сих пор оставалась нерешенной. Ученым из ИТМО и МФТИ впервые удалось рассчитать характеристики небольших объектов, которые могут полностью поглощать падающий на них свет.

«В ходе расчетов у нас получилось свести сложную аналитическую задачу к более простому уравнению — уравнению Фредгольма второго рода. Решив его, мы нашли идеальное соотношение параметров частиц и света для полного поглощения на наноуровне. Важно, что это соотношение работает и на микроуровне или объектах размером с аккумулятор телефона или ноутбука», – рассказывает аспирант Университета ИТМО Алексей Проскурин.

«Поглощение электромагнитной энергии лежит в основе многих современных устройств. Уменьшение размера поглотителей позволит сделать конечное устройство значительно меньше. Мы надеемся, что полученные результаты помогут в создании компактных микроволновых и оптических антенн, а также эффективных устройств беспроводной передачи энергии», – заключил доцент Университета ИТМО Андрей Богданов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Университет ИТМО (Санкт-Петербург) — национальный исследовательский университет, ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий. Альма-матер победителей международных соревнований по программированию: ICPC (единственный в мире семикратный чемпион), Google Code Jam, Facebook Hacker Cup, Яндекс.Алгоритм, Russian Code Cup, Topcoder Open и др. Приоритетные направления: IT, фотоника, робототехника, квантовые коммуникации, трансляционная медицина, урбанистика, Art&Science, Science Communication.
Вчера, 17:42
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

Вчера, 18:00
Сколтех

Исследователи Сколтеха и их коллеги изучили самый продолжительный на сегодня случай заболевания Covid-19 у пациентки с ослабленным иммунитетом, которая болела 318 дней. Исследование позволило выявить мутации, которые помогают коронавирусу SARS-CoV-2 избегать клеточного иммунитета.

5 часов назад
Василий Парфенов

Изучение загадочной короны черной дыры, образованной рентгеновским излучением, преподнесло интересное открытие. Космические телескопы XMM-Newton и NuSTAR смогли «увидеть» свет, отраженный веществом сразу позади невероятно массивного объекта. И хотя это очередной раз подтверждает общую теорию относительности, про основной объект исследований ученые почти не получили новых данных.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: