Международная команда ученых, которую возглавила группа из Лаборатории наноматериалов Центра фотоники и квантовых материалов Сколковского института науки и технологий, показала возможность управления нелинейно-оптическим откликом углеродных нанотрубок с помощью электрохимического легирования.

 
 
Этот метод позволил создать устройство для управления длительностью лазерного импульса. Результаты опубликованы в престижном международном журнале Nano Letters.
 
Оптические явления, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, такие как отражение, преломление или поглощение света, не зависят от интенсивности падающего света. Однако, при очень больших интенсивностях излучения появляется новый класс явлений, приводящих к изменению показателя преломления, самофокусировке света или появлению излучения на новых длинах волн.
 
Их изучением занимается раздел физики под названием нелинейная оптика, которая объединяет явления, зависящие от интенсивности света. Обычно эффективность нелинейно-оптических эффектов определяется структурой вещества, то есть является его неизменной характеристикой.
 
Использование наноматериалов в качестве оптически-нелинейной среды открывает новые возможности для управления нелинейностью благодаря тому, что большая часть атомов вещества расположены на поверхности. Это позволяет контролировать электронную структуру вещества и таким образом изменять оптически нелинейный отклик.
 
Ученые из Сколтеха совместно с коллегами из Научного центра волоконной оптики РАН и Новосибирского государственного университета, а также университета Варвик (Великобритания) предложили метод контроля насыщающегося поглощения углеродных нанотрубок с помощью электрохимического легирования. Насыщающееся поглощение — это нелинейно-оптический эффект, при котором коэффициент поглощения уменьшается при увеличении мощности падающего излучения.
 
Таким образом, материал «просветляется» под действием большой мощности излучения.
«Мы показали, что величиной просветления можно управлять, если поместить наш материал в электро-химическую ячейку. До этого было известно, что если использовать нанотрубки в качестве электродов в такой ячейке, то возможно аккумулировать на их поверхности большое количество заряда. Что не было известно – накопление заряда существенным образом меняет нелинейно-оптический отклик вещества и, в частности, уменьшает насыщающееся поглощение», - рассказывает первый автор исследования, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Юрий Гладуш.
Также авторы продемонстрировали одно из возможных практических применений такого материала с контролируемым нелинейным откликом. Дело в том, что насыщающееся поглощение широко используется в лазерных системах для создания фемтосекундных импульсов света. Для этого достаточно поместить насыщающийся поглотитель с определенными параметрами в лазерный резонатор.
«Мы предположили, что, контролируя нелинейный отклик материала, можно контролировать и режим лазерной генерации. Для этого мы изготовили электрохимическую ячейку с углеродными нанотрубками на поверхности оптического волокна и интегрировали его в резонатор волоконного лазера. Выяснилось, что, подавая напряжение на устройство, можно переключать режим генерации лазера от непрерывного до импульсного длительностью в фемтосекундном и микросекундном диапазонах.
Это изобретение открывает путь к созданию универсальных лазерных систем с контролируемой длительностью импульса. Такие системы могут найти применения в лазерной обработке материалов, в лазерной хирургии и эстетической медицине», — прокомментировал заведующий Лабораторией наноматериалов Сколтеха, доктор технических наук, профессор РАН Альберт Насибулин.

Похожие новости

  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    925
  • 26/11/2018

    Зачем в России создали центр квантовых технологий?

    ​Первые квантовые компьютеры могут появиться на Земле в ближайшие годы, но какую роль в их "рождении" сыграет Россия? Сергей Кулик, научный руководитель Центра квантовых технологий МГУ, рассказал, как российские физики будут развивать подобные технологии, и создавать квантовые вычислители в ближайшие годы.
    1708
  • 29/11/2016

    Новосибирские ученые будут сотрудничать с Севастопольским государственным университетом

    ​В сотрудничестве с Севастопольским государственным университетом в сфере энергоэффективности заинтересованы крупные предприятия энергетической отрасли.  С представителями власти, науки и промышленности Сибирского региона встретился профессор кафедры «Возобновляемые источники энергии» Института ядерной энергии и промышленности СевГУ Владимир Сафронов на XII Новосибирском инновационно-инвестиционном форуме по направлению «Инновационная энергетика».
    1578
  • 16/06/2016

    НГУ и Сколтех запустили совместную образовательную программу в области фотоники

    Новосибирский государственный университет и Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) разработали и запустили совместную магистратуру по фотонике. Следующим шагом в развитии сотрудничества станет создание образовательной программы в области биотехнологий, сообщает пресс-служба НГУ.
    2377
  • 12/09/2019

    Ученые подошли к пониманию природы космических лучей сверхвысоких энергий

    ​Международная научная коллаборация TAIGA (Tunka Advanced Instrument for cosmic ray physics and Gamma Astronomy) запускает одну из крупнейших в мире гамма-обсерваторий, позволяющую впервые исследовать гамма-излучение и космические лучи предельно сверхвысоких энергий.
    210
  • 09/04/2019

    Сибирские ученые оптимизируют работу электронных дисплеев органическими полупроводниками

    ​Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) займутся исследованием свойств органических полупроводников (материалов, используемых в электронике), чтобы повысить эффективность используемых сейчас электронных дисплеев, сообщил ТАСС руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович.
    614
  • 23/09/2019

    В России создали диагностическое оборудование для ITER

    ​Российские ученые разработали диагностическое оборудование для Международного экспериментального ядерного реактора ITER, которое может работать в экстремальных условиях. Это ускорит процесс строительства нового, более экологичного и безопасного источника энергии.
    264
  • 31/10/2016

    В НГУ проходит российско-японская конференция по перспективным наноматериалам

    ​Новосибирский государственный университет совместно с Институтом химии твёрдого тела и механохимии СО РАН и Университетом Тохоку проводит с 30 октября по 2 ноября 2016 года российско-японскую конференцию «Advanced Materials: Synthesis, Processing and Properties of Nanostructures», посвящённую перспективным материалам и наноструктурам.
    3268
  • 05/10/2016

    Новосибирские учёные «вырастили» органические светоизлучающие полупроводники

    ​Группа учёных из Новосибирского государственного университета, Новосибирского института органической химии (НИОХ), МГУ и Университета Гронингена (Нидерланды) опубликовала результаты мультидисциплинарного исследования в сфере органической электроники.
    2260
  • 29/12/2018

    Российские ученые рассмотрели новый сценарий эволюции барионной асимметрии Вселенной

    ​Ученые из Новосибирского государственного университета и Института теоретической и экспериментальной физики Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» рассмотрели новый сценарий эволюции барионной асимметрии Вселенной — ситуации, при которой в ней много больше вещества, чем антивещества.
    953