В ДВФУ при помощи лазера напечатали оптические элементы толщиной в одну наночастицу
Ученые разработали технологию лазерной печати кремниевых наночастиц – строительных блоков для миниатюрных фотонных переключателей, сверхтонких компьютерных чипов, микробиологических сенсоров и таких «метаповерхностей», как маскирующие покрытия. Преимущество технологического процесса в скорости и низкой стоимости изготовления, возможности покрывать частицами большие площади и уже сейчас масштабировать его на реальные практические задачи. Это поможет сделать VR-очки и другую электронику миниатюрнее, а их производство — дешевле.
Статью об этом исследователи Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Института автоматизации процессов управления (ИАПУ ДВО РАН) опубликовали в Optics Letters. С помощью напечатанных лазером кремниевых «нано-блоков» можно управлять основными характеристиками падающих на них электромагнитных волн оптического диапазона – амплитудой, спектром, диаграммой направленности и так далее.
Благодаря этому можно получить картинку, добившись фокусировки оптического излучения или замаскировать поверхность, полностью подавив распространение оптического излучения в требуемом направлении. Из массивов кремниевых наночастиц, напечатанных лазером на подложке, формируются так называемые «метаповерхности», области применения которых весьма обширны.
Они включают в себя новые вычислительные технологии (чипы фотонных компьютеров), сенсоры, многочисленные устройства на основе оптических элементов, например, VR-очки. Последние могут стать намного тоньше, легче и дешевле в производстве благодаря сверхтонкой оптике, реализованной на основе «метаповерхности» всего лишь из одного упорядоченного слоя кремниевых наночастиц.
«Применив лазерную печать, можно получать элементы плоской оптики толщиной всего в одну частицу. Например, микролинзы или дифракционные решетки, которые используют для поляризационных линз солнцезащитных очков, оценки качества воздуха или изучения звезд, когда на основании анализа излучаемого спектра можно понять их химический состав», — говорит первый автор работы Сергей Сюбаев аспирант ДВФУ и младший научный сотрудник ИАПУ ДВО РАН.
Благодаря разработанной технологии кремниевыми полусферами быстро и дешево удается покрыть большие площади подложки. Кроме того, в каждой точке поверхности можно контролировать размер и свойства наночастиц двумя способами: активно, с помощью диаметра лазерного пучка, и пассивно, с помощью толщины изначальной кремниевой пленки. Подобный контроль значительно затруднен при альтернативных коммерческих технологиях изготовления частиц и нужен, чтобы эффективнее управлять электромагнитными волнами.
«Кремний — дешевый материал, который обладает оптимальным соотношением показателя преломления и оптических потерь, а также химической устойчивостью к условиям окружающей среды. Это идеальный кандидат для устройств нанофотоники, работающих с видимой области спектра, в том числе для оптических элементов носимых гаджетов и VR-устройств», — рассказал Александр Кучмижак, руководитель исследования, старший научный сотрудник Тихоокеанского квантового центра ДВФУ, старший научный сотрудник ИАПУ ДВО РАН.
Ученый отметил, что поиск экономически эффективных и гибких технологий получения наноструктур из кремния — это общемировой научный тренд, за которым стоят новые перспективы развития нанофотоники. Лазерная печать кремниевых метаповерхностей — она из таких технологий. Разработка материалов с новыми свойствами для разных областей применения — одно из приоритетных направлений Стратегии научно-технологического развития РФ и основных исследовательских направлений в ДВФУ, которое университет реализует в сотрудничестве с Российской академией наук.
Недавно ученые ДВФУ и ДВО РАН разработали материал для опреснения воды: наночастицы диоксида титана, декорированные золотом, поглощают около 96 процентов излучения солнечного спектра и переводят его в тепло. Материал может ускорить испарение воды в промышленных опреснителях до 2,5 раз.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая предложили универсальный подход для определения с высокой точностью так называемой внутримолекулярной потенциальной функции — информация о ее свойствах позволяет делать прогноз поведения молекулы в различных условиях. Новый подход подходит для самых разных многоатомных молекул. В будущем он позволит точнее предсказывать спектры и динамику молекул как в условиях атмосфер планет Солнечной системы, а также более точно моделировать химические процессы на квантовом уровне.
Звезды типа Солнца в конце жизни превращаются в пульсирующего красного гиганта, а потом – в белого карлика. Ранее считали, что на этом этапе их планеты становятся слишком холодными, ведь белый карлик светит слабо. Новые наблюдения показали, что все намного сложнее и планета может даже прибавить свою температуру. Примерно в 80 световых годах от Земли лежит белый карлик WD 1856. Хотя он всего вдвое легче Солнца, по размерам близок к нашей планете (примерно на треть больше). За счет этого у него огромная плотность, поэтому, несмотря на отсутствие в нем термоядерных реакций (топливо уже кончилось), поверхность этой «мертвой» звезды разогрета почти до пяти тысяч градусов.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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