МОСКВА, 18 сентября. /ТАСС/. Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из России, Швеции и США изучили дефекты, возникающие в массивах кремниевых наночастиц (нанорешеток) и составили рекомендации по работе с ними. Полученные результаты помогут в создании устройств будущего - лазеров, компактных волноводов, оптических запоминающих и логических устройств и дисплеев. Об этом сообщила пресс-служба СФУ.
В центре исследования ученых было такое явления как резонанс. Это совпадение частоты одного колебания с частотой другого, в результате чего резко увеличивается интенсивность колебаний. Все современные оптические устройства, телевидение, радиоприборы работают благодаря этому явлению, однако ученые считают, что сфера использования резонанса становится гораздо шире.
"Ученые СФУ совместно с коллегами изучили феномен коллективного решеточного резонанса, возникающего в оптическом спектре упорядоченных массивов кремниевых наночастиц. Исследователи смоделировали несколько возможных дефектов, возникающих при получении этих массивов, и предложили способы, с помощью которых можно экономить материалы для производства наночастиц и упростить технологии синтеза", - говорится в сообщении.
Суть открытия
По словам руководителя исследования, профессора СФУ Сергея Карпова, известно, что из наночастиц можно выстраивать различные периодические структуры. Если изменять длину волны или период структуры, то можно добиться того, чтобы все частицы возбудились одновременно и появился резонанс. Этот эффект можно использовать, например, для создания высокочувствительных сенсоров.
При этом считается, что у каждой частицы в решетке должна быть своя зафиксированная позиция, сами частицы должны быть идентичными, иначе нужного эффекта не достичь. Ученые в ходе нового исследования решили проверить, что будет, если это правило нарушить. Исследователи изучили три типа дефектов, которые могут возникнуть в таких нанорешетках.
Выяснилось, что если существенно изменить позицию частиц в решетке относительно друг друга (их период), пострадает или электрическая, или магнитная связь. Если изменить размер частиц - например, существенно увеличить одни или уменьшить другие наночастицы, - изменится только магнитная связь. Наиболее неожиданное открытие состоит в том, что если случайным образом "выбить" значительное количество наночастиц (до 84%) - нанорешетка все равно будет "работать" и создавать необходимый резонанс.
Авторы исследования предполагают, что полученные результаты помогут в создании диэлектрических фотонных устройств будущего - лазеров, компактных волноводов, обладающих меньшими потерями по сравнению с обычными волокнами, оптических запоминающих и логических устройств и дисплеев.