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 В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Больше половины студентов регулярно читают учебные тексты под музыку, хотя многие научные работы утверждают, что это вредит пониманию текста. Исследователи из Университета Эдит Коуэн выяснили, что эта привычка определяется не когнитивными способностями вроде силы внимания, а тем, насколько важную роль музыка играет в жизни конкретного человека.
В 2020-х годах шакалы достигли Архангельской области, а еще раньше колонизировали другие регионы Северной Европы. Авторы новой работы проанализировали перспективы и пришли к выводу о неизбежности многократного расширения их европейского ареала в этом веке. Причем ключевую роль в этом играет человек и его действия.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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