МОСКВА, 21 апреля. /ТАСС/. Специалисты Южного федерального университета (ЮФУ) в Ростове-на-Дону вместе с коллегами из саратовского Института биологии и физиологии растений и микроорганизмов (ИБФРМ) РАН научились точно настраивать и контролировать состояния композитных оптических материалов, чья электропроводимость меняется от изолятора до металла. Как сообщили в пятницу в пресс-службе ЮФУ, эти работы имеют большое значение для производства наиболее современных оптических элементов - метаповерхностей.
"Диоксид ванадия - сейчас один из наиболее перспективных материалов для метаповерхностей, который можно переключать из диэлектрического в металлическое состояние различными способами: при помощи изменения температуры, нагрева током, светом, электрическим полем и даже механическими напряжениями. При этом если тепловое и токовое переключение уже широко используется учеными, то использование изменяемых световых картинок или голограмм для переключения - это совершенно новый подход, который в настоящее время активно развивают ученые ЮФУ", - рассказали в пресс-службе вуза.
По словам ведущего научного сотрудника лаборатории наноматериалов ЮФУ Владимира Кайдашева, классический диоксид ванадия, начав переход из одного состояния в другое, "лавинообразно" доведет его до конца. Тем не менее, изучая новые режимы синтеза, различные типы подложек и пленочных подслоев, исследователям удалось "получить материал, у которого свойства можно плавно "подкрутить" в любое состояние между диэлектриком и металлом, а потом зафиксировать его там на некоторое время". Для усиления переключения структур светом использованы наночастицы золота, изготовленные в ИБФРМ РАН Борисом Хлебцовым. Частицы, как подчеркнул Кайдашев, "прекрасно нагреваются под действием света и могут отдавать рассеянное тепло пленке", помогая переключать диоксид ванадия.
Новый материал
Как рассказали в пресс-службе ЮФУ, получение нового материала важно для производства метаповерхностей - плоских оптических приборов, состоящих из массива металлических и (или) диэлектрических элементов, каждый из которых по-своему взаимодействует с излучением, изменяя фазу и амплитуду волны, то есть "настраивая" ее.
"Такая подстройка позволяет манипулировать излучением: отклонять его, фокусировать, ослаблять, модулировать сигналами (например, электрическими), вращать фазу волны (получать плоские волновые пластинки), получать узкополосные фильтры, пропускающие свет только нужных частот, и даже получать новые удивительные формы световых лучей (вортексы, лучи Айри и так далее). Все эти устройства - основа для новой плоской оптики, которая неизбежно придет в нашу жизнь в ближайшие годы в гаджетах и оптических инструментах", - добавили в вузе.
Свойства большинства существующих моделей плоских оптических устройств нельзя изменять после их изготовления, но в недалеком будущем планируется создание устройств на основе динамически переключаемых или плавно настраиваемых материалов, таких как полученный учеными диоксид ванадия с наночастицами золота. В ближайшей перспективе Кайдашев и его коллеги из ЮФУ и МФТИ планируют изготовить и изучить "инфракрасные и терагерцовые метаповерхности, в том числе металинзы, способные динамически изменять свое фокусное расстояние".