Исследователи Нового физтеха и института фотоники ИТМО совместно с учеными из Швейцарии...
Исследователи Нового физтеха и института фотоники ИТМО совместно с учеными из Швейцарии и Китая создали тончайшую пленку, которая способна переключать свет со скоростью до миллиарда раз в секунду Устройство представляет собой настраиваемую кремниевую метаповерхность для модуляции излучения в среднем инфракрасном диапазоне Разработка может стать основой для оптических вычислений, биосенсоров и систем передачи данных нового поколения. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications Метаповерхности — это искусственные ультратонкие материалы, которые используются в оптике для управления светом. За счет точно рассчитанной геометрии наноотверстий их можно «запрограммировать» под нужные функции: например, в качестве высокоточного фильтра для одной длины волны или как сверхтонкую линзу для фокусировки луча. Такая оптика получается очень компактной и совместимой со стандартными техпроцессами выпуска микрочипов, поэтому ее можно интегрировать в микроэлектронику Однако обычно такие структуры создают под конкретную задачу, поэтому после производства их свойства нельзя изменить. Это не позволяет динамически управлять светом — например, быстро включать и выключать сигнал при передаче данных Совместная группа ученых Нового физтеха и института фотоники ИТМО, Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии и Харбинского инженерного университета в Китае создала первую в мире метаповерхность, которую можно модулировать внешним сигналом и управлять ее свойствами в среднем инфракрасном диапазоне Стандартно метаповерхности изготавливают на подложках из стекла или сапфира, но эти материалы поглощают излучение и ослабляют оптический сигнал. В работе команда исследователей предложила иной подход — сделать мембрану толщиной всего один микрометр, примерно в 50 раз тоньше человеческого волоса, которая свободно висит в воздухе, не опираясь на подложку. При таких параметрах кремний прозрачен, а геометрия наноотверстий (расположение, форма и размер) подобрана так, чтобы вся структура работала как точный оптический резонансный фильтр, фильтруя излучение только на определенной длине волны Команда физиков из Швейцарии сначала спроектировала метаповерхность и провела расчеты ее линейных оптических свойств — например, как она будет пропускать и отражать свет в зависимости от геометрии отверстий, уточнил ведущий научный сотрудник физического факультета ИТМО, руководитель научной группы Михаил Петров. Затем российские специалисты рассчитали, как быстро такие структуры смогут изменять свои оптические свойства — например, переключаться из прозрачного состояния в непрозрачное за доли наносекунды. Сама структура была изготовлена и охарактеризована в Лозанне. А эксперименты по сверхбыстрому переключению прошли в совместном центре ИТМО и Харбинского инженерного университета в Циндао (Китай) 📸 Официальный сайт ИТМО Макс | Телеграм