МОСКВА, 2 сентября. /ТАСС/. Исследователи из России и Китая создали наноструктурированный материал, который пропускает свет в узком диапазоне длин волн вне зависимости от поляризации источника. Разработка в разы повысит эффективность работы оптических чипов для скрининговых устройств, способных выявлять следы аллергенов, глюкозы и других биомаркеров, сообщила пресс-служба Университета ИТМО.
"Мы первыми смогли создать метаповерхность, которая поддерживает эффект электромагнитно-индуцированной прозрачности и при этом не зависит от поляризации света. Мы провели экспериментальные испытания предложенной структуры и подтвердили работоспособность нашего подхода", - пояснила исследователь из Университета ИТМО (Санкт-Петербург) Александра Кутузова, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как объясняют исследователи, метаповерхности представляют собой рукотворные структуры из множества наночастиц или других миниатюрных элементов, которые могут необычным образом взаимодействовать со светом или другими волнами. В данном случае метаповерхность является прозрачной для электромагнитных волн в строго ограниченном диапазоне частот за счет так называемого эффекта электромагнитно-индуцированной прозрачности.
Он возникает в результате квантовых взаимодействий между непрозрачным материалом и двумя наборами электромагнитных волн, которые заставляют атомы этого материала "переключаться" между тремя разными квантовыми состояниями. При определенных комбинациях длин волн этих пучков, их взаимодействия друг с другом и атомами порождают особые резонансы, которые делают материал прозрачным для волн в узком диапазоне частот.
Существующие примеры использования этого эффекта в силу особенностей их реализации способны пропускать через себя только одно из перпендикулярных направлений линейно поляризованного света, что снижает эффективность их работы вдвое. Физики выяснили в рамках исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, что эту проблему можно обойти при помощи метаповерхности, состоящей из множества кремниевых цилиндрических столбиков, обрезанных с одной из сторон. Их взаимодействия со светом порождают два связанных друг с другом набора высокодобротных резонансов.
Особенность позволяет подобных метаповерхностям пропускать через себя свет вне зависимости от поляризации источника в узком диапазоне длин волн, что делает эти структуры пригодными для разработки оптических чипов для выявления аллергенов, оценки концентрации глюкозы в организме по слюне и замеров противомикробной активности новых лекарств. Последующие версии этого материала, способные работать с круговой поляризацией, можно будет использовать для выявления органических молекул, "закрученных" в левую или правую сторону, что важно для разработки лекарств и проведения биологических экспериментов, подытожили ученые.