Ученые из СФУ и Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН провели теоретические исследования гибридных таммовских плазмонов. При помощи численных расчетов они смогли предсказать структуру, в которой можно управлять длиной волны этих квазичастиц при помощи внешнего электрического поля или нагревания. Статья с результатами работы опубликована в журнале Journal of the Optical Society of America B.

Школьная физика учит, что основа обычного зеркала - это тонкая фольга из алюминия, а лучше - из серебра. Стекло, являющееся по сути большим прозрачным куском обычного кремниевого песка, просто не дает фольге погнуться и заржаветь. Однако стекло тоже отражает свет, поэтому из десятка слоев обычного стекла и флинтгласа (особого бесцветного стекла) можно сделать более дорогое, но и более качественное, чем металлическое, зеркало. Такую структуру еще называют одномерным фотонным кристаллом, то есть в ней коэффициент преломления периодически меняется в одном направлении, в данном случае - перпендикулярно слоям.

Что будет, если такое многослойное зеркало покрыть серебром? Выглядеть это будет как торт Наполеон, где вместо коржей - стекло и флинтглас, вместо крема сверху - серебро, а толщина такого торта чуть больше микрона. В таком устройстве свет можно запереть между двумя зеркалами - металлическим и многослойным. Энергия света накапливается на границе между металлическим и многослойным зеркалами и начинает просачиваться через многослойное зеркало. Так двойное зеркало может пропускать, а не отражать свет.

В такой ситуации между зеркалами образуется особая квазичастица света - не фотон, а таммовский плазмон. "Возникновение такой квазичастицы возможно только при покрытии металла многослойным зеркалом. В таком случае можно получить запертый между зеркалами свет, причем одна из отражающих поверхностей обязательно должна быть металлической. В отличие от обычного плазмона, который является бегущей волной, таммовский представляет собой стоячую, то есть он не приводит к переносу энергии", - пояснил суть работы первый автор статьи Павел Панкин из Сибирского федерального университета.

Для большинства случаев практического применения очень важно управлять длиной волны таммовского плазмона, его цветом. Например, это позволяет сделать лазер с настраиваемой, а не с фиксированной, частотой излучения. Для этого российские физики предложили связать плазмон с микрорезонатором, что было достигнуто путем включения в модель слоя жидкого кристалла в многослойном зеркале. В результате свет начал накапливаться не только на границе двух зеркал, но и в этом слое, - так получилась гибридная структура. Ранее, чтобы изменить цвет таммовского плазмона, приходилось изготавливать новую структуру. Теперь для этого достаточно нагреть или электризовать жидкий кристалл, и связь заставит таммовский плазмон поменять цвет. Таммовский плазмон позволяет создавать лазеры, оптические фильтры, источники одиночных фотонов, тепловые эмиттеры и поглотители нового типа. Авторы работы надеются, что их работа позволит расширить спектр возможных применений.

Похожие новости

  • 16/05/2017

    Ученые СФУ разработали наиболее эффективный материал для аккумулирования водорода

    Красноярские ученые получили новый материал для хранения водорода, сообщила пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ). Материал на основе гидрида магния может хранить массу водорода, составляющую около 7% его собственной массы, и это рекордное значение емкости для всех аналогичных материалов.
    546
  • 21/04/2017

    Красноярские физики получили нанодисперсные порошки для создания аккумуляторов водорода

    Ученые Сибирского федерального университета и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН разработали технологию синтеза нанодисперсных порошков магния, которые могут стать перспективным материалом для изготовления аккумуляторов водорода для автомобильного транспорта.
    922
  • 23/11/2017

    Сибирские ученые модернизировали метод расчета движения жидкостей

    ​Исследователи из Сибирского федерального университета (СФУ) в сотрудничестве с коллегами из Московского государственного университета и Сибирского отделения РАН предложили использовать для гидродинамических расчетов систему из нескольких графических процессоров вместо центрального.
    321
  • 16/09/2016

    Красноярские ученые разрабатывают аппаратуру для автоматизации космических испытаний

    Ученые и специалисты Сибирского федерального университета разработали программно-аппаратный комплекс, предназначенный для проверки бортового оборудования космических аппаратов в процессе изготовления и проведения испытаний.
    1085
  • 19/09/2017

    Квантовые симуляторы: как ученые создают искусственные миры

    ​Представьте, что вы хотите рассмотреть быструю, но хрупкую бабочку. Пока она порхает, детально изучить ее довольно трудно, поэтому нужно взять ее в руки. Но как только она оказалась в ваших ладонях, крылышки смялись и потеряли цвет.
    480
  • 16/01/2018

    Российские физики обнаружили у жидких кристаллов эффект памяти

    ​Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с российскими и зарубежными коллегами обнаружили эффект памяти в жидких кристаллах под действием сильных электрических полей. Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports.
    366
  • 09/12/2017

    Сибирские ученые создали сверхпроводящий при комнатной температуре материал

    ​Ученые из Сибирского федерального университета (СФУ) и Федерального исследовательского центра Красноярского научного центра СО РАН создали материал, который показывает свойства сверхпроводимости при комнатной температуре, сообщила пресс-служба СФУ.
    420
  • 01/11/2017

    Сибирские ученые изучили новый тип нанопластин для применения в медицине

    ​Ученые из Института физики имени Л. В. Киренского Красноярского федерального исследовательского центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета впервые изучили магнитные свойства, структуру и состав новых наночастиц семейства халькогенидов (элементов 16-й группы периодической системы, к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний и ливерморий).
    527
  • 15/12/2017

    Химики создали новый класс люминофоров для электронной промышленности

    ​Международный коллектив химиков из Китая, России и Японии синтезировал новое кристаллическое вещество на основе оксидов редкоземельных металлов, а также описал его структуру и свойства. Расшифровка рентгенограммы нового соединение установила, что он относится к новому, ранее неизвестному классу.
    414
  • 14/05/2018

    Сибирские ученые опробовали новый метод исследования полупроводниковых наночастиц

    ​Сотрудники Сибирского федерального университета и Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН применили новый метод для изучения наночастиц из кадмия и теллура. Они воспользовались особенностью данного соединения, взаимодействие которого со светом меняется в зависимости от магнитного поля.
    120