Красноярские ученые предложили новую структуру для управления светом. Благодаря ее конструкции, включающей зеркала, жидкие кристаллы и золотые наночастицы, можно поглощать до 100% света и создавать инновационные оптические материалы и устройства. Например, идеальный стопроцентный поглотитель света.
Результаты исследования опубликованы в журнале Photonics.
Для разработки современных устройств солнечной энергетики, датчиков и излучателей, фотоприемников и лазеров необходимо проектировать и создавать новые функциональные элементы оптических устройств.
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» предложили новую структуру для управления светом на микроуровне. Ее конструкция позволяет поглощать свет на 100%. Это открытие может стать важным шагом в развитии солнечной энергетики и других областей, где требуется эффективное преобразование световой энергии.
Ученые создали оптическую структуру, которая состоит из анизотропного зеркала, окруженного хиральным материалом — холестерическим жидким кристаллом, и метаповерхности – золотых наночастиц прямоугольной формы.
«Использование анизотропных зеркал, холестических жидких кристаллов и метаповерхности, состоящей из золотых нанокирпичей, отделенных от непрозрачной золотой подложки слоем диоксида кремния, обеспечивает уникальное сочетание оптических свойств, таких как управление поляризацией света, оптическая активность и плазмонный резонанс. Это позволяет создавать структуры с высокой степенью контроля над световыми волнами, что может привести к созданию новых, более эффективных и компактных устройств в области солнечной энергетики», – пояснил научный сотрудник лаборатории фотоники молекулярных систем Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Рашид Бикбаев.
Исследователи обнаружили, что в точке критического взаимодействия между модами поглощение света достигает 100%. Разработанная оптическая структура может применяться в области солнечной энергетики, где важно максимально эффективно преобразовывать солнечный свет в электричество.
«Мы обнаружили, что при определенных значениях периода метаповерхности она начинает поглощать свет очень эффективно. Это происходит, когда выполняется определенное условие, которое называется критическим условием связи. Когда критическое условие связи выполняется, свет взаимодействует с метаповерхностью таким образом, что она поглощает его практически полностью. Таким образом, предложенная структура для управления светом на микроуровне позволяет поглощать световые волны на 100%, что делает ее идеальным поглотителем счета. Эта характеристика является ключевым аспектом для повышения эффективности работы фотоприемников, датчиков, лазеров и других устройств», – рассказала Наталья Рудакова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории фотоники молекулярных систем Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН.
Источник: https://scientificrussia.ru/

Канадский стартап запустил опытное производство солнечных панелей из перовскитового материала, который, при определенных условиях, предпочтительнее кремния в преобразовании света в электричество. Модули Solaires созданы специально для помещений с искусственным освещением и предназначаются для питания датчиков, беспроводных клавиатур, электронных замков и светодиодов.
Опытная линия будет выпускать в год 200 000 панелей размером 3,82×7,62 см. Главными потребителями, по мнению генерального директора компании Фабиана де Ла Фуэнте, станут представители автопрома, производители бытовой электроники, датчиков и осветительных приборов. Весь цикл производства будет полностью собственным, без привлечения сторонних компаний — в прошлом Solaires занималась продажей перовскитовых материалов.
«У нас есть все необходимое оборудование. Наш процесс производства включает изготовление жестких стеклянных подложек стык в стык технологией щелевого покрытия, трафаретной печати, лазерной абляции и ламинирования. Кроме того, у нас есть собственное оборудование для контроля качества и испытаний», — сказал директор.
Модули из перовскита созданы для работы внутри помещений и обладают эффективностью преобразования света 35%. Площадь апертуры имеющихся прототипов 17,22 кв. см, активная площадь 14,7 кв. см.
При искусственном освещении галогенными лампами в 1000 люкс панели достигают удельной мощности 0,15 мВт/см2 и максимальной мощности 2,2 мВт, пишет PV Magazine. При свете диодов в 1000 люкс удельная мощность равна 0,06 мВт/см2, максимальная мощность 0,9 мВт. Напряжение разомкнутой цепи — 4 В и 5 В, соответственно.
По мнению де Ла Фуэнте, тонкопленочная технология, в частности, перовскитовая, превосходит кремниевую в условиях искусственного освещения, благодаря свойствам этого кристаллического материала.
Источник: https://hightech.plus/

Новая прозрачная нанокерамика, которую синтезировали ученые УрФУ и УрО РАН, поможет создавать светоизлучающие устройства, датчики, сенсоры, устройства связи и лазеры. Она обладает достаточной оптической прозрачностью для пропускания квантов света, а также имеет хорошие люминесцентные свойства. Подробную информацию о новой нанокерамике и методах ее получения ученые опубликовали в журнале Ceramics international. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (№ 23-72-01024) и программы «Приоритет-2030». Экспериментальные работы проводились в Институте химии твердого тела УрО РАН в рамках государственного задания (АААА-А19-119031890025-9).
«Наша нанокерамика состоит из наночастиц алюминиево-магниевой шпинели. Для шпинели показатель преломления изотропен, поскольку кристаллическая структура сформирована кубической гранецентрированной кристаллической решеткой. Это позволяет снизить рассеяние в нанокристаллах и добиться улучшенных оптических характеристик. Также мы добавили металлы группы железа в качестве ионов активаторов, а именно ионы хрома, чтобы функционализировать керамику в красном спектральном диапазоне», — поясняет заведующий лабораторией радиационного контроля и твердотельной дозиметрии УрФУ Арсений Киряков.
Как добавляет Арсений Киряков, исследователи обнаружили, что кинетика фотолюминесценции составляет 4,74 миллисекунды. Этот показатель выше, чем у аналогичных разработок, и, кроме того, данный параметр является чувствительным к режимам синтеза, что позволяет управлять фотолюминесцентными характеристиками. Таким образом, физики получили оптически прозрачную нанокерамику, обладающую люминесцентными свойствами, которую можно использовать в различных областях — например, в оптоэлектронике или устройствах связи.
Прозрачная нанокерамика — это вид оптических материалов, который обладает способностью пропускать свет в видимой части спектрального диапазона, а также электромагнитные волны в УФ- и ИК-диапазонах. Для достижения оптической прозрачности, достаточной для пропускания света, необходимо избавиться от всевозможных дефектов — пустот, пор, микротрещин. Если дефекты слишком большого размера, то они ограничивают прозрачность керамики, в результате чего свет не проходит и рассеивается.
«Дефекты оказывают большое влияние на оптическую прозрачность материала. Дело в том, что глазами мы видим свет в диапазоне от 380 до 700 нанометров. Если дефекты будут соразмерны этому значению, то кванты света будут взаимодействовать с ними и рассеиваться, а материал в целом перестанет быть прозрачным», — объясняет Арсений Киряков.
Для создания прозрачной керамики ученые использовали неклассическую технологию. Традиционные способы предполагают нагревание керамики до 1,5 тыс. ℃ с одновременным давлением в 300 MPa, в результате чего наночастицы слипаются друг с другом, формируя крупные зерна. При таком подходе нейтрализуются макродефекты, увеличиваются границы зерен, вытесняются поры и в совокупности материал становится прозрачным. Однако у этого способа есть ряд недостатков, таких как сегрегация примеси на границе зерен, крайне широкое распределение зерен по размерам, а также он неэффективен с экономической точки зрения.
«Чтобы избавиться от дефектов и добиться оптической прозрачности, мы использовали технологию термобарического прессования. То есть мы спрессовали наночастицы между собой под высоким давлением, а температуру снизили до 600 ℃. В результате дефекты вытеснили за пределы границы зерен, при этом сохранив размер самих наночастиц», — поясняет Арсений Киряков.
В будущем физики проведут экспериментальные работы, которые помогут определить новые направления для улучшения эффективности нанокерамики.
Справка
Магниево-алюминиевая шпинель — это минерал, который состоит из оксидов магния (MgO) и алюминия (Al2O3).
Магниево-алюминиевая шпинель имеет твердость 8 по шкале Мооса, что делает ее очень твердым материалом. Она также обладает высокой устойчивостью к кислотам и щелочам, а также к высоким температурам, что делает ее полезным материалом в различных промышленных процессах. Этот материал особенно востребован в металлургии, химической промышленности, важен для создания изоляторов, подложек и других электрокомпонентов.
По данным Statista, в 2022 году размер рынка прозрачной нанокерамики составлял 548 млн долларов США. В 2016 году данный показатель составлял 194 млн долларов, то есть в два с лишним раза меньше.
Источник: https://scientificrussia.ru/

Красноярские ученые разработали микрорезонатор с фотоннокристаллическими зеркалами и жидкокристаллическим резонаторным слоем. Особенность нового устройства – в способности управлять мощностью излучения энергии из резонатора. Это может быть использовано для управления световыми полями, создания сенсоров и лазерных резонаторов. Работа опубликована в журнале Nanoscale.
Микрорезонатор — это небольшое устройство, которое используется для управления светом на микроскопическом уровне. Он используется в различных устройствах фотоники, таких как оптические переключатели, фильтры и датчики. Микрорезонатор состоит из нескольких слоев различных материалов, оптимизация которых позволяет настраивать частоту, ширину линии и поляризацию проходящего через микрорезонатор света.
Ученые из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» провели предварительные теоретические исследования и построили численную модель микрорезонатора. Это позволило изготовить образец и измерить его спектральные характеристики. Одним из ключевых аспектов этого исследования является возможность перестройки характеристик микрорезонатора. Это открывает перспективы для создания адаптивных и управляемых оптических систем, которые могут быстро и эффективно изменять свои свойства в зависимости от внешних условий или требований системы.
Для решения этого вопроса ученые предложили сделать микрорезонатор, который представляет собой жидкокристаллический дефектный слой, внедренный в одномерный фотонный кристалл. Результаты экспериментов подтвердили, что созданный микрорезонатор может изменять мощность излучения в зависимости от управляющего напряжения. Полученные результаты могут быть использованы для создания перестраиваемых устройств фотоники, работающих при низких напряжениях.
«Одномерные фотонные кристаллы – это многослойные зеркала из диэлектрических материалов. По сравнению с металлическими они обладают низкими потерями, потому что почти не поглощают свет. Они используются в лазерных резонаторах. Жидкие кристаллы – это уникальные материалы, обладающие одновременно оптическими свойствами кристаллических твердых тел, но в то же время находящиеся в жидкой фазе», — рассказал один из авторов работы, лаборант Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Даниил Бузин.
Когда микрорезонатор освещается, световая волна концентрируется в его центре. Если покрыть эту структуру слоем золота толщиной всего 50 нанометров, свет будет дополнительно концентрироваться на границе между микрорезонатором и слоем золота. Добавление жидкокристаллического слоя позволило ученым управлять еще и излучаемыми потерями энергии.
«Мы обнаружили локализованное состояние, которое не излучает энергию в окружающее пространство – связанное состояние в континууме. Путем приложения к жидкому кристаллу внешнего напряжения, приводящего к изменению его оптических свойств, нам удалось отстроиться от связанного состояния в континууме и управлять мощностью, излучаемой в окружающее пространство», — добавил кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Павел Панкин.
Изучение микрорезонаторов на основе жидкокристаллических слоев в фотонных кристаллах актуально для развития технологий в области оптоэлектроники, нанофотоники и плазмоники. Такие исследования позволяют разрабатывать новые устройства для управления светом на микро- и наномасштабах, что имеет большой потенциал для применения в различных областях, таких как создание лазеров и оптических сенсоров.
В работе также принимали участие специалисты Сибирского федерального университета, Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева и АО НПП «Радиосвязь».
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 22-22-00687).
Информация предоставлена службой научных коммуникаций Федерального исследовательского центра "Красноярский научный центр СО РАН"
Источник: https://scientificrussia.ru/

Исследование ученых из США стало мостом, соединяющим миры классической физики и квантовой механики. Им удалось воспроизвести известный теоретический эксперимент с фотоном и минами в опыте с каплями. Результат позволил объяснить странное квантовое поведение с точки зрения классической физики.
В мире классической физики объекты ведут себя предсказуемым образом. Траектория мяча, летящего по воздуху, в целом понятна. Но если уменьшить мяч до размеров атома, его поведение сразу станет странным. Один из мысленных экспериментов демонстрирует это.
Предположим, что есть квантовая частица, например, фотон, который может выполнять функцию миноискателя. Благодаря своему свойству быть и волной, и частицей, он способен обнаружить мину, не взаимодействуя с ней физически.
Эта концепция находит подтверждение в математике и квантовой механике. Однако как именно частица распознает мину, ученые не понимают. Трудность возникает из-за переменчивого, нечеткого, неопределимого состояния квантовой частицы. Другими словами, ученым просто приходится верить в то, что это работает, пишет MIT News.
Математики из MIT рассчитывают отчасти развеять эту загадку и прояснить картину. Они смогли воспроизвести эксперимент с квантовым миноискателем и воссоздать поведение, которое предсказывает эксперимент. И сделали они это не в экзотической квантовой среде, а в обычной, классической — в опыте с прыгающими каплями.
Физики выяснили, что взаимодействие капель с собственными волнами такое же, как квантово-волновое поведение фотона. Когда она падает в конфигурации, напоминающей предложенную в эксперименте с минами, капля ведет себя точно в такой же статистической модели, как прогнозировал фотон. Если в половине случаев капле встречается мина, она обнаруживает ее без физического взаимодействия в 25% случаев.
Тот факт, что статические вероятности в обоих экспериментах совпадают, указывает на то, что между классической динамикой капли и в основном загадочным поведением фотона есть что-то общее.
Источник: https://hightech.plus/

Ученые установили, что свечением атомных структур, охлажденных до –273 оС, можно управлять. Так, тепловое движение атомов, даже при экстремально низких температурах, дает дополнительную степень свободы, что можно использовать для управления свечением атомных ансамблей. Полученные данные могут найти применение при разработке ячеек квантовой памяти для квантовых компьютеров, где переносчиком информации служит свет, а в качестве хранителя этой информации выступают атомы.
Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physical Review A.
Атомные структуры, флуоресценцией — то есть свечением — которых есть возможность быстро и точно управлять, можно использовать для создания ячеек квантовой памяти, которые используются в квантовом компьютере. На данный момент исследователи изучают особенности флуоресценции атомных ансамблей в разных условиях, в том числе при охлаждении до температур, близких к абсолютному нулю (порядка 0,0001 Кельвинов, или –273 оС). В таком состоянии атомы взаимодействуют друг с другом, образуя «сгустки» — атомные кластеры, излучение которых сильно отличается от светимости отдельных атомов. При этом если электроны в атомах такого кластера колеблются синхронно, они создают интенсивное спонтанное излучение, которое можно использовать в квантовой информатике. В обратном случае, если электроны в атомах колеблются асинхронно, излучение оказывается более тусклым.
Ученые из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (Санкт-Петербург) исследовали, как незначительное, на первый взгляд, тепловое движение влияет на флуоресценцию атомных структур. Авторы рассмотрели атомные ансамбли, охлажденные до –273 оС и возбужденные импульсным лазерным излучением. При этом исследователи изучили свечение атомов на трех временных масштабах. Первый — стадия сверхизлучения, во время которой электроны в атомах колебались синхронно и излучали быстро, что сопровождалось высокой интенсивностью света. Второй — стадия пленения света, при которой излученные атомами фотоны — частицы света — рассеивались по среде и могли вторично поглощаться и излучаться. Третий — стадия субизлучения, — когда флуоресценция затухала очень медленно.
Исследователи обнаружили, что на всех трех стадиях тепловое движение повлияло на характер флуоресценции по сравнению с идеализированным случаем абсолютно неподвижных атомов. Оказалось, что в ряде случаев нагревание приводит не к ожидаемому ослаблению эффектов сверхизлучения и субизлучения, а, напротив, к их усилению. Так, мгновенная скорость затухания флуоресценции при температуре в районе –273 оС отличается в 2–3 раза по сравнению с модельным случаем абсолютно неподвижных атомов. Полученные данные позволят, незначительно меняя температуру системы, контролировать свечение атомных конгломератов и использовать их для решения проблем квантовой информатики.
«В дальнейшем мы планируем применить разработанную теорию, чтобы описать изменения свечения примесных атомов в твердых телах. Тепловые колебания твердотельных примесей могут оказывать существенное влияние на их флуоресценцию. При этом в данной тематике остается еще немало вопросов, которые требуют более тщательного исследования», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Алексей Курапцев, кандидат физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
Источник: https://scientificrussia.ru/

Исследователи из России проанализировали все изученные сведения о свойствах бактериальных светочувствительных белков из класса бактериородопсинов и предложили использовать пленки на базе этих пептидов для создания фотохромных материалов, пригодных для создания систем хранения данных. Об этом сообщила пресс-служба Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН.
«Научный сотрудник из ИТЭБ РАН Анна Дружкова проанализировала многочисленные литературные данные, которые позволили ей показать, как уникальные фундаментальные свойства белка бактериородопсина могут быть использованы для создания различного рода практических устройств. В их число входят устройства для записи, обработки и хранения оптической информации», – говорится в сообщении.
Бактериородопсины представляют собой белки, взаимодействующие с частицами света и извлекающие из них энергию. Микробы используют их как в качестве датчиков света, так и в качестве «моторов» для молекулярных насосов, которые перекачивают определенные ионы в клетку или за ее пределы. Эти белки сейчас активно используются при проведении различных биологических и биофизических исследований.
Дружкова заинтересовалась тем, какие другие возможные практические применения есть у данных светочувствительных белков бактерий. Для получения подобных сведений она проанализировала и систематизировала выводы более двух сотен исследований бактериородопсинов, которые проводились в последние десятилетия в ИТЭБ РАН, а также другими учеными со всего мира.
Проведенный анализ выводов этих работ показал, что пленки на базе бактериородопсинов представляют собой перспективный материал для создания оптических систем хранения информации. Как отмечает Дружкова, это связано с тем, что молекулы бактериальных белков обладают очень высокой стойкостью к физико-химическим воздействиям при их упаковке внутрь пленок и мембран, а также при этом они способны переносить очень большое число циклов работы, превышающее это значение для других материалов.
Модифицированные бактериородопсины, по словам исследователя, можно применять для разработки не только перезаписываемой оптической памяти, но и других носителей информации, в том числе аналогов постоянных запоминающих устройств и подобий пустых компакт-дисков, на которые информация может быть записана один раз. Создание подобных носителей информации значительно расширит арсенал человечества по хранению информации, подытожила Дружкова.
Источник: https://nauka.tass.ru/

Ученые из Университета Лаваля в Канаде совершили значительный прорыв в разработке лазерных технологий, создав первый волоконный лазер, способный производить фемтосекундные (10^-15 секунд) импульсы в видимом диапазоне электромагнитного спектра. Это открытие обещает революцию в биомедицинских исследованиях и обработке материалов.
Преодоление проблем в разработке волоконных лазеров
Ранее достижение видимых фемтосекундных импульсов требовало сложных и неэффективных установок. Теперь же, благодаря новой разработке, волоконные лазеры, отличающиеся надежностью, компактностью, эффективностью, низкой стоимостью и высокой яркостью, могут генерировать такие импульсы напрямую.
Технические детали нового волоконного лазера
Описанный в журнале Optics Letters новый лазер, использующий фторидную волоконную матрицу с добавлением лантанидов, излучает красный свет на длине волны 635 нм. Лазер достигает сжатых импульсов длительностью 168 фс, пиковой мощностью 0,73 кВт и частотой повторения 137 МГц. Использование коммерческого синего лазерного диода в качестве источника энергии сделало устройство надежным, компактным и экономичным.
Инновации и будущие направления
Команда ученых, включая Реаля Валле, Мари-Пьер Лорд и Мишеля Оливье, также планирует улучшить технологию, сделав устройство полностью монолитным, что уменьшит оптические потери, повысит эффективность и сделает лазер более надежным и устойчивым. Исследователи ищут способы улучшения энергии импульсов, их длительности и средней мощности.
Этот прорыв открывает новые возможности для точной и качественной абляции биологических тканей и микроскопию с двухфотонным возбуждением, а также для «холодной абляции» в обработке материалов, позволяющей делать более чистые разрезы без термических эффектов.
Подробнее: https://www.securitylab.ru/

Шотландские физики выполнили непростую задачу, изготовив первый органический полупроводниковый лазер, не требующий для работы отдельного источника света. Полностью электрический лазер получился более компактным, чем предыдущие аналоги, и может действовать в видимой части электромагнитного спектра. Это значит, его можно применять в датчиках и спектроскопах.
Первый органический лазер — то есть сделанный из материала на основе углерода — был создан в 1992 году. Однако он использовал отдельный источник света для активной среды, что делало конструкцию более громоздкой. С тех пор ученые пытались найти способ сделать органические лазеры, которые бы работали только на электрическом поле, но добиться этого не получалось, рассказывает Physics World.
Существует две основных стратегии для разработки и электрических органических лазеров. Первая — соединять электрические контакты с активной средой лазера и проводить через нее заряды. Однако такой лазер сделать сложно, потому что заряды поглощают свет спектра люминисценции материала при помощи так называемых триплетных состояний. Сами контакты тоже поглощают свет. Поскольку лазеру требуется компенсировать потери, абсорбция света становится огромной проблемой.
Ученые из Университета св. Андрея пошли вторым путем. Они отделили заряды, триплеты и контакты от активной среды. Для этого им пришлось сделать пульсирующий синий органический светодиод с рекордной интенсивностью светоотдачи. Затем они нашли способ соединить весь свет светодиода в лазере, который они изготовили из тонкого слоя полупроводящего полимера, излучающего зеленый свет.
«Сначала мы изготовили OLED и лазерный резонатор по отдельности, прежде чем перенесли светодиод, на подложке толщиной несколько микрон, на поверхность лазерного волновода, — пояснил Айфор Сэмюэль, один из руководителей проекта. — Аккуратная интеграция двух этих секций была необходима для активной среды, чтобы получить интенсивную электролюминесценцию, возникающую внутри светодиода».
Новый органический полупроводниковый лазер можно интегрировать в медицинские устройства, в которых используются лазеры для диагностики или наблюдения за симптомами. Без отдельного источника света такой прибор станет более практичным.
Источник: https://hightech.plus/

Группе физиков удалось совершить качественный скачок на пути создания нетрадиционных вычислительных технологий, значительно продвинувшись в решении задачи пространственной манипуляции и управления энергией «жидкого света», именуемого «поляритонным конденсатом», при комнатной температуре. Эта разработка открывает новую главу в исследовании полностью оптических высокоскоростных поляритонных логических устройств, без которых переход к компьютерам следующего поколения всегда представлялся неразрешимой задачей.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Поляритоны представляют собой квантовый «жидкий свет», состоящий из гибридных частиц, образующихся в результате сильного взаимодействия света и материи. Такой «жидкостью» можно управлять, воздействуя на входящую в ее состав материю. Ученым удалось сделать огромный шаг вперед, предложив инновационный способ активного пространственного контроля конденсатов «жидкого света» при комнатной температуре.
Отличительной особенностью этой разработки является возможность манипулирования конденсатами поляритонов без использования традиционных профилей оптической накачки. Такого результата ученым удалось добиться, поместив внутри резонатора дополнительный слабо связанный слой органического сополимера, кривая поглощения которого является нерезонансной по отношению к оптической моде резонатора. Такое на первый взгляд простое, но при этом гениальное решение открывает множество новых возможностей.
Для частичного насыщения оптического поглощения в слабо связанном полупроводниковом слое ученые применили метод накачки-зондирования лазерными импульсами разных цветов, что позволило добиться сверхбыстрой модуляции эффективного показателя преломления активной среды одновременно с формированием поляритонного конденсата. Благодаря поистине феноменальному эффекту поглощения в возбужденном состоянии молекул слабо связанного слоя на длине волны излучения конденсата, ученые смогли разгадать секрет локально-наведенного рассеяния поляритонов.
Результатом сложного взаимодействия этих механизмов, напоминающих фрагменты красивого пазла, стала уникальная возможность управления пространственным профилем, плотностью и энергетическим ландшафтом поляритонного конденсата, при этом избегая необходимости его охлаждения до криогенных температур, так необходимых для осуществления подобного контроля в аналогичных неорганических структурах.
«Этот прорыв открывает новую эру исследований органических поляритонных платформ, которые лягут в основу прочного фундамента вычислений на основе «жидкого света» при комнатной температуре. Научившись контролировать необычные свойства сильной связи между светом и материей и преодолев ограничения, присущие микрорезонаторам традиционной планарной архитектуры, мы сможем в полной мере использовать возможности таких удивительных квазичастиц, как поляритоны. Буквально на наших глазах рождаются технологии будущего!», — говорит идейный вдохновитель исследования, ученый-исследователь Лаборатории гибридной фотоники Сколтеха Антон Путинцев.
На основе полученных результатов появится возможность создавать полностью оптические поляритонные логические устройства, в которых способность к сверхбыстрой контролируемой модуляции эффективного показателя преломления активной среды позволит использовать этот эффект в качестве дополнительного, независимого параметра подстройки поляритонных состояний в реальном времени. Также открывается возможность встраивать подобные слабосвязанные поглощающие элементы в микрорезонаторы латеральной архитектуры, недавно предложенной для создания поляритонных интегральных схем.
В современном мире, в котором инновационные технологии приобретают решающее значение, новое открытие ученых — это колоссальный шаг вперед. Полученные результаты открывают уникальные перспективы для создания полностью оптических высокоскоростных поляритонных логических устройств. Достижение исследователей, уже вызвавшее бурный отклик в научном сообществе, вселяет надежду на еще более невероятные открытия в будущем.
Исследование проводилось при поддержке гранта Российского научного фонда.
Источник: https://naked-science.ru/

Физики из России выяснили, что так называемые «дефектные» алмазы с примесью никеля можно использовать в качестве высокочувствительных квантовых температурных датчиков, пригодных для проведения медицинских и биологических исследований. Об этом сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«Преимущество алмазов как материалов для термометрии – они достаточно "живучие», мало подвержены деградации. А никелевые центры достаточно просты в изготовлении, и их спектральная область лежит в биологическом окне прозрачности, поэтому они представляют большой интерес", – пояснил старший научный сотрудник МФТИ Никита Курочкин, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Дефектные алмазы представляют собой искусственные минералы, в углеродной решетке которых присутствуют различного рода включения. Это атомы других элементов, в том числе азота и кремния, а также пустоты, отсутствующие атомы углерода в кристаллической решетке. Эти дефекты придают алмазам необычные квантовые свойства. Подобные кристаллы, как надеются материаловеды, в скором времени станут основой для многих квантовых приборов и сенсоров.
Курочкин и его коллеги обнаружили, что интересными свойствами обладают алмазы, внутри которых присутствуют атомы никеля. Такие алмазы с примесями значительно проще получать, чем другие вариации искусственных алмазов, однако физики почти не изучали их свойства, несмотря на большой интерес к ним среди ювелиров и любителей алмазов. Российские физики восполнили этот пробел и впервые изучили, как меняется характер свечения подобных алмазов при изменении температуры окружающей среды.
Проведенные ими опыты показали, что такие алмазы способны испускать инфракрасное излучение в той части спектра, для которой человеческое тело является прозрачным. Причем сила этого свечения растет или падает на 1,3% при снижении или повышении температуры окружающей среды всего на градус Цельсия.
Эти изменения были особенно хорошо заметны в диапазоне температур от 23 до 85 градусов Цельсия. Такое свойство говорит о возможности использовать алмазы с примесями никеля в качестве относительно дешевых в изготовлении и при этом высокочувствительных термометров для биологических и медицинских исследований.
«Наша дальнейшая цель – исследовать наноалмазы размерами меньше 500 нанометров, с помощью которых потенциально можно картировать поверхность. Если нанести такие наночастицы на какие-то объекты, можно будет получить не только информацию о температуре в отдельных точках, но и большое изображение – температурную карту, получая информацию о времени люминесценции по всем алмазам», – отметил младший научный сотрудник МФТИ Александр Грицаенко, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Источник: https://nauka.tass.ru/

Страница 1 из 7

© 2024 Лазерная ассоциация

Поиск