• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
12.05.2021
ДВФУ
1 237

В ДВФУ при помощи лазера напечатали оптические элементы толщиной в одну наночастицу

4.5

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.

В ДВФУ напечатали лазером оптические элементы толщиной в одну наночастицу / ©Getty images / Автор: Ptolemocratia Acerronius

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ) — федеральный университет во Владивостоке, основанный в 2011 году в результате объединения четырёх вузов, ДВГУ, ТГЭУ, ДВГТУ (все три — Владивосток) и УГПИ (Уссурийск). Ведёт свою историю от Восточного института — первого высшего учебного заведения на Дальнем Востоке.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

Позавчера, 16:47
Ольга Иванова

Американские ученые описали новый вид уникального паукообразного с крепкими ногами, усыпанными шипами. Членистоногое жило в каменноугольном периоде и совершенно не похоже ни на один современный вид.

7 часов назад
Андрей

Группа энтомологов решила уточнить, откуда происходят предки современных рыжих тараканов и каким образом те захватили человеческие жилища почти на всех континентах. Для этого ученые секвенировали ДНК примерно 300 насекомых и смоделировали наиболее вероятные сценарии расселения на основе генетической информации.

Позавчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

18 мая
Полина Меньшова

При гипертонии пациентам рекомендуют аэробные тренировки, включающие в себя, например, ходьбу, бег, танцы, езду на велосипеде. Но такая физическая нагрузка положительно влияет на артериальное давление только в вечернее время, выяснили физиологи из Бразилии и США.

19 мая
Александр Березин

Миссия NS-25 стала первой после длительной приостановки полетов New Shepard — полностью многоразового суборбитального носителя и корабля. Джефф Безос, владелец Amazon, 24 года назад создавший компанию Blue Origin, некогда планировал, что этот носитель станет базой для серьезной выручки от космического туризма.

24 апреля
Ольга Иванова

Ученые из Австралии и Канады пришли к выводу, что подавляющее большинство одиноких людей не вступает в романтические отношения из-за страха. С одной стороны ими руководят опасения, что их отвергнут, с другой — что они потеряют свою независимость.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: