В ЮФУ создали материал на основе наночастиц золота, который изменит оптику и энергетику
Российские исследователи из ЮФУ и РХТУ сделали важный шаг в развитии фотоники, создав и изучив свойства уникального материала с аномально широкой полосой локализованного поверхностного плазмонного резонанса. Основой разработки стали наночастицы золота, сформированные внутри стекла. Новые свойства материала открывают широкие перспективы для создания высокоэффективных устройств, включая солнечные батареи.
Плазмонный резонанс — явление, которое используется в фотонных приборах. Сейчас почти вся техника работает на электронах в полупроводниковых материалах. Идея фотоники — заменить полупроводниковые технологии фотонными, то есть вместо управления электронами, текущими по полупроводниковым схемам, перейти к управлению фотонами. Это сложнее, но выгода может быть невероятной — как по скорости работы такого устройства, так и по его энергоэффективности.
Также эффект плазмонного резонанса используется в различных биомедицинских датчиках. Но как работает плазмонный резонанс? При воздействии света на наночастицу металла возникают колебания электронной плотности внутри вещества. Под воздействием поля электромагнитной волны свободные электроны в металле смещаются в его сторону. При этом электроны притягивают обратно положительно заряженные частицы, и происходит колебание. Частица такого колебания и называется плазмоном.
Как и у любого колебания, у плазмонных колебаний существует резонансная частота, и при определенной частоте волны возникает резонанс, который выражается в резком усилении поглощения металлом света определенной частоты. При этом частота и характер резонанса может меняться при изменении формы и размера наночастиц, а также при «окружении» их диэлектриком — например, стеклом.
Ученые Южного федерального университета вместе с исследователями Российского химико-технологического университета разработали и изучили материал с очень широкой полосой поверхностного плазмонного резонанса — более 1000 нанометров. Это означает, что материал способен поглощать волны в широком спектре частот.
Это наночастицы золота, осажденные на особо чистом стекле на основе оксидов цинка, алюминия и кремния. К тому же было выяснено, что полосу резонанса можно очень точно варьировать (изменять по ширине и «сдвигать» в разные стороны спектра), меняя температуру при синтезе. Исследователи предполагают, что такая аномальная ширина полосы плазмонного резонанса вызвана связью между частицами, которая возникает при разделении фаз термически обработанного стекла.
Новый материал может быть применим в фотонике, биомедицине, а также может использоваться в солнечной энергетике для сбора энергии, приходящей от Солнца в широком интервале длин волн. Он будет способен запасать энергию и отдавать ее на другие элементы — солнечные батареи и нагревательные элементы. Ключевой момент здесь — прозрачность материала.
«В нашем материале в прозрачной матрице стекла присутствуют наночастицы золота, причем эти наночастицы спонтанно формируют группы, и это приводит к появлению необычных свойств — очень широкого диапазона поглощения», — рассказывает доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической и вычислительной физики ЮФУ Леон Авакян. Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Ceramics, поддержано грантами Российского научного фонда.
Telegram 
Дзен 
VK Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Метеорный поток Эта-Аквариды достигнет своего максимума в ночь с 5 на 6 мая. Его частицы — осколки самой знаменитой кометы в истории, которая появляется над Землей раз в 76 лет. Ученый Пермского Политеха рассказал, как этот звездопад связан с кометой Галлея, почему у него есть «брат-близнец» и где лучше всего за ним наблюдать.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
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