​Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники Российской академии наук благодаря простому и эффективному методу получили новый класс искривленных плазмонных пучков.

Исследователи дали им название «фотонный плазмонный крючок». Благодаря небольшому размеру в перспективе их можно использовать в качестве манипулятора частиц на наноуровне, а также в биосенсорах для изучения веществ в небольших объемах и в плазмонных микроскопах для получения сверхразрешения. Результаты исследования опубликованы в журнале Annalen der Physik (IF: 2,557; Q1).

Плазмон — это квазичастица, возникающая в твердых телах или вблизи их поверхности из-за колебаний электронов. Поверхностные плазмоны сильно взаимодействуют со светом, поэтому определяют некоторые оптические свойства металлов. С 2007 года ученым известен единственный тип криволинейных плазмонных волн, возникающих на поверхности металлов, — это лучи Эйри и их производные.

«Поиск принципов создания новых искривленных пучков — это интересная современная область исследований, открывающая широкие перспективы как с фундаментальной точки зрения, так и с практической, — говорит руководитель данного направления, один из авторов статьи, профессор отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин. — Отмечу, что формирование криволинейных плазмонных пучков до сих пор было возможно только на основе семейства так называемых пучков Эйри, для получения которых используется достаточно сложный, трудоемкий метод. Мы предложили новый класс криволинейных ближнепольных пучков, реализовать которые несравнимо проще.

Он основан на взаимодействии плазмонной поверхностной волны со слоем диэлектрика особой несемметричной формы».

В своих экспериментах авторы статьи использовали частицы диэлектрика — например, фторопласта — размером в две длины волны, расположенного на металлической поверхности. Одна сторона частицы выполнена в виде призмы, а вторая — квадратная. Как отмечают авторы статьи, для получения «плазмонного крючка» можно использовать частицы и другой формы.

«Плоская плазмонная волна падает на коническую часть диэлектрика, проходит сквозь частицу, и на тыльной, квадратной, стороне образуется сфокусированная криволинейная область. По форме она и напоминает крючок. Ранее такой же метод мы уже успешно применили для фотонов, а теперь показали, что этот метод работает и для плазмонов», — поясняет Игорь Минин.

У полученного «плазмонного крючка» есть важное преимущество перед теми же лучами Эйри — он гораздо меньше. Кривизна пучка приближена к размерам плазмонной длины волны, это и дает возможность использовать его на наноуровне.

«На практике такие плазмонные пучки интересны прежде всего для биомедицинского применения — и для биосенсоров, и синтеза новых материалов, устройств оптического манипулирования, например, для переключения оптических сигналов, и для получения новых молекул, ведь “крючок” благодаря своим свойствам может собирать вместе атомы различных элементов и многое другое.

Но эта область исследований находится в самом начале своего пути», — говорит ученый.

Добавим, исследование поддержано Российским научным фондом, грантом Программы повышения конкурентоспособности ТПУ.

Похожие новости

  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    896
  • 13/08/2018

    Томские ученые знают, как «захватить» наномир

    ​Пока мировое сообщество пытается узнать, что таят в себе морские глубины необъятного Мирового океана и бесконечное космическое пространство, зарубежные ученые Томского политехнического университета — профессора Рауль Родригес и Евгения Сергеевна Шеремет — пытаются «захватить» наномир и контролировать отдельные молекулы.
    231
  • 19/08/2016

    В МИСиС разработали супермагнит для реализации проектов в Арктике и в космосе

    ​Ученые Национального технологического исследовательского университета МИСиС разработал супермагнит, который сохраняет свои свойства при экстремальных условиях и может использоваться, как в Арктике, так и в космосе.
    991
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1387
  • 14/12/2017

    Томские ученые создадут центр анализа данных адронного коллайдера

    ​Ученые Томского государственного университета получат грант, предназначенный для создания центра мирового класса по анализу данных Большого адронного коллайдера. Ожидается, что томские ученые создадут кластер для анализа данных на базе суперкомпьютера СКИФ Cyberia.
    431
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    1594
  • 13/09/2018

    Физики научились следить за пучками частиц, не замедляя их

    ​Международный коллектив ученых, в который вошли исследователи из Томского политехнического университета, добился прямого наблюдения так называемого дифракционного излучения Вавилова — Черенкова в видимом диапазоне.
    167
  • 31/05/2016

    До конца 2018 года ТПУ завершит создание Научного парка

    ​Первая очередь Научного парка, открытая к 120-летнему юбилею Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) стала, вероятно, самым весомым и ценным подарком вуза университетской элите, студентам, аспирантам и всем тем, кто не мыслит себя сегодня вне науки.
    1456
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1208
  • 05/03/2018

    ​Ученые ТГУ создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул

    ​Ученые кафедры оптики и спектроскопии физического факультета ТГУ с коллегами из Швеции и Финляндии создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул. Благодаря этому алгоритму можно вычислять оптические, люминесцентные (светимость, квантовый выход флуоресценции) свойства молекул и веществ с использованием высокоточных методов квантовой химии.
    530