Физики превратили «дефектный» метаматериал в плазмонный осциллятор

Американские физики разработали плазмонный метаматериал, механические свойства которого могут изменяться под воздействием света. Результаты работы представлены в журнале Nature Photonics.

1 401

Свойства метаматериалов обусловлены искусственно созданной периодической структурой. Их синтез предполагает включение в природный материал химических элементов с разными формами, что модифицирует магнитную и диэлектрическую восприимчивость исходного материала. Метаматериалы могут использоваться, например, в радиотехнике или оптике. Так, ранее американские физики создали метаматериал с отрицательным показателем преломления видимого излучения. Это позволило скрыть трехмерный объект площадью 1,3 тысячи квадратных микрон.

 

Высокий коэффициент поглощения ограничивает исследования и применение метаматериалов в промышленности. Их металлические элементы чрезвычайно эффективно поглощают свет, что особенно нежелательно в фотонике и телекоммуникационной сфере, — областях, которые предусматривают передачу большого количества энергии. В новой работе ученые использовали это свойство для создания метаматериала, механические изменения которого основаны на попеременных поглощении и испускании света.

 

Устройство представляет собой конденсатор размером 500 на 500 микрон. Оно состоит из верхней и нижней пластин: двуслойной золото-кремниевой мембраны с множеством крестообразных наноантенн и металлического отражателя, которые разделяет воздушный зазор толщиной в 3 микрона. В ходе работы наноантенны поглощают свет, преобразуя его в тепло, в результате чего мембрана расширяется и изгибается. Увеличившийся воздушный зазор сокращает коэффициент поглощения и мембрана возвращается в исходное положение.

 

Такой эффект опирается на резонанс Фано — тип резонанса с асимметричным профилем, который возникает в результате взаимодействия двух различных оптических резонансов в метаматериале. В свою очередь, оптический резонанс может настраиваться за счет показателя электрического напряжения. Подчеркивается, что новый конденсатор может работать в широком диапазоне резонансов и теоретически активироваться не только сильным, но и слабым излучением, например от светодиода.

 

Устройство может использоваться в качестве генератора опорной частоты в наручных часах, навигаторах GPS, компьютерах. Среди других потенциальных областей применения: датчики высокой точности, а также квантовые преобразователи.

1 401

Подпишись на нашу рассылку лучших статей и получи журнал бесплатно!

Комментарии

Plain text

  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Разрешённые HTML-теги: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <iframe> <embed> <br/>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.

Comment text

  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Разрешённые HTML-теги: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <br/>

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии