Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Создан материал, способный быстро становиться прозрачным или отражающим в инфракрасном спектре
Современным оптическим приборам нужно постоянно менять свои характеристики взаимодействия со светом. Для этого служат различные механические приспособления, которые двигают линзы, поворачивают отражающие поверхности и перемещают лазерные излучатели. Международная группа ученых, куда вошли сотрудники Университета ИТМО и Эксетерского университета, предложила новый метаматериал, который может менять свои оптические характеристики без каких бы то ни было механических воздействий. Это может значительно повысить надежность и удешевить производство сложных оптических устройств.
Результаты работы исследователей попали на обложку журнала Optica. Бурное развитие науки в последние десятилетия дало человечеству очень широкий выбор новых материалов. Теперь создателям сложных механизмов необходимо все меньше подстраиваться под те ограничения, которые накладывают на их фантазию традиционные материалы.
Огромные перспективы открывают в этом смысле так называемые метаматериалы, над созданием которых работают в частности в Университете ИТМО. За счет сложного строения составных элементов функциональность таких структур в меньшей степени ограничена свойствами материалов, из которых они сделаны. Метаматериалы могут быть объемными, а могут быть и плоскими – в таком случае их называют метаповерхностями.
«Метаповерхности позволяют добиться очень многих интересных эффектов в управлении светом, – рассказывает старший научный сотрудник Нового Физтеха Университета ИТМО Иван Синев. – Однако у них есть проблема – все их свойства закладываются в момент производства и дальше остаются неизменными. Для устройств практического применения хотелось бы этими свойствами управлять не только в момент создания, но и по мере использования».
В поисках материала для такой адаптивной оптики исследователи из Университета ИТМО, имеющие большой опыт в работе с кремниевыми метаповерхностями, объединились с коллегами из английского Университета Эксетера, которые давно исследуют материалы с фазовой памятью. К таким веществам относятся, к примеру, соединения германия, сурьмы и теллура (GeSbTe), которые часто используются в DVD-дисках.
«Мы сделали расчеты того, как должен выглядеть новый композитный материал на основе кремния, – рассказывает инженер Нового Физтеха Павел Трофимов, – вставка из GeSbTe у нас представлена в виде тонкого слоя между двумя слоями кремния. Получается такой бутерброд – сначала на исходную подложку напыляется кремний, затем слой материала с фазовой памятью, затем снова кремний».
Затем при помощи электронной литографии ученые получили массивы микроскопических гибридных дисков – метаповерхность, с которой уже и работали в лаборатории, проверяя ее свойства для управления светом. Как и ожидалось, совмещение двух материалов дало очень важный эффект – уровень прозрачности получившейся поверхности можно было менять по ходу эксперимента.
Дело в том, что у кремниевого диска есть в ближней инфракрасной зоне два оптических резонанса, которые позволяют особенно сильно отражать направленный на поверхность ИК-луч. Слой GeSbTe позволил при определенных условиях «выключать» один из этих резонансов, делая диск практически полностью прозрачным для света в ближнем инфракрасном спектре.
Материалы с функциональной памятью имеют два состояния – кристаллическое, с жесткой упорядоченной структурой атомов, и аморфное. Если находящийся в центре метаматериала слой GeSbTe будет пребывать в кристаллическом состоянии, то второй резонанс пропадет, если же в аморфном, то диск по-прежнему будет отражать ИК-лучи.
«Чтобы переключать метаповерхность между двумя состояниями, мы использовали импульсный лазер с достаточно высокой энергией, – рассказывает Павел Трофимов, –короткий лазерный импульс нагревает слой GeSbTe до температуры плавления, после чего тот быстро остывает и аморфизуется. Если же на диск воздействовать серией коротких импульсов, то он остывает медленнее, застывая в кристаллической структуре».
Свойства новой метаповерхности могут пригодиться для самых разных применений. Прежде всего, это создание лидаров, устройств, сканирующих пространство с помощью излучения и приема отраженных объектами ИК-импульсов. Также потенциально принцип их создания можно взять за основу при производстве специальных сверхтонких линз для фотообъективов, к примеру, установленных в мобильных телефонах.
Telegram 
Дзен 
VK Канадские исследователи на крупной выборке людей показали, что взросление в семье с несколькими детьми может способствовать развитию таких качеств, как честность и стремление к сотрудничеству.
Астрономы обнаружили, что всего в 42 световых годах от нас, вокруг оранжевой карликовой звезды, обращаются планеты, похожие друг на друга почти как братья-близнецы. Все они в диаметре — вылитая Земля, но в несколько раз тяжелее. Почему?
Утечки в западной прессе показали, что администрация Дональда Трампа запланировала ликвидировать «священных коров» американского лоббизма — ракету и корабль общей стоимостью 40 миллиардов долларов. Ранее полет на Луну к 2027 году задумывали именно с их участием. Несмотря на свертывание обеих программ, планы по освоению космоса стали еще амбициознее.
Американские специалисты изучили больше двух тысяч ископаемых раковин моллюсков неогенового периода и обнаружили среди них уникальные свидетельства неудачной охоты. Две раковины зияли отверстиями, которые хищные улитки просверлили изнутри, то есть их добыча была уже мертвой. Это первые подобные наблюдения, и причин у древних ошибок могло быть несколько: палеонтологи не исключают, что брюхоногие «напали» на пустые раковины с голоду.
До сих пор многие ученые считали, что у лунной воды два источника происхождения: немалая доля доставлена с упавшими кометами, но большая часть образовалась на самой Луне под действием частиц солнечного ветра. По итогам недавнего исследования планетологи вынуждены перечеркнуть эту картину. Они заявили, что кометная вода на естественном спутнике Земли действительно есть, но радиация вряд ли сыграла значительную роль. Вместо этого, похоже, главная часть лунной воды происходит из того же материала, из которого сформировалась наша планета.
Группа антропологов проанализировала более 800 часов видеозаписей, собранных в течение 25 лет наблюдений за небольшой группой шимпанзе в Гвинее. Ученые решили выяснить, различаются ли подходы к добыче пищи у приматов одного сообщества. Оценив их действия по ряду критериев, исследовали обнаружили множество индивидуальных различий в колке орехов: некоторые шимпанзе справлялись значительно быстрее сородичей. Вдобавок выяснилось, что эти обезьяны оттачивают навыки вдвое дольше, чем считалось.
Обсерватории постоянно улавливают «мигающие» радиосигналы из глубин Вселенной. Чаще всего их источниками оказываются нейтронные звезды, которые за это и назвали пульсарами. Но к недавно обнаруженному источнику GLEAM-X J0704-37 они, по мнению астрономов, отношения не имеют.
Американская лунная программа «Артемида» предусматривает экспедиции длительностью от нескольких дней до долгих недель и даже месяцев, но луномобиля для передвижения экипажа по поверхности спутника Земли на сегодня нет. Поэтому космическое агентство США продумывает план действий на случай, если астронавты окажутся далеко от базы и кто-то из них внезапно не сможет идти самостоятельно.
С какого возраста зооврачи считают собак престарелыми? Это недавно выяснили исследователи из Великобритании и Венгрии, проанализировав карты пациентов ветеринарных клиник. Также ученые установили, от каких проблем со здоровьем чаще страдают пожилые питомцы.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно