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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Авторы нового исследования провели сравнительный анализ видов паукообразных и выяснили, какие эволюционные и биомеханические факторы делают одних пауков быстрыми, а других — медленными. Параллельно ученые выделили из этой группы рекордсмена по скорости перемещения.
Сотрудники факультета экономических наук НИУ ВШЭ показали, что точность прогноза рождаемости в России можно улучшить почти в полтора раза, если добавить в модель динамику поисковых запросов по темам, связанным с беременностью и родами. В наиболее эффективных моделях ошибка прогноза снижается с 4,6 до 3,2%.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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