Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Сибирского федерального университета, Сибирского государственного университета науки и технологий им. М.Ф. Решетнева и Королевского технологического института (Швеция) предложили использовать устройство на основе наночастиц нитрида титана для фильтрации шумов в оптоволоконных линиях связи. Эта возможность связана со способностью наночастиц нитрида титана, обладающих свойством плазмонного резонанса, вырезать узкий диапазон падающего на них излучения. Результаты исследования опубликованы в журнале Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications.

Плазмоника — быстро развивающаяся область оптики, изучающая материалы, в которых наблюдается поверхностный плазмонный резонанс. Характерная особенность этого явления — резкое локальное усиление электромагнитного поля при определенной длине волны падающего на материал излучения. Плазмонно-резонансные системы нашли широкое применение в различных областях. Например, с их помощью удалось повысить чувствительность спектральных методов анализа, разработать биосенсоры, методы терапии злокачественных новообразований, повысить эффективность солнечных элементов.

Красноярские ученые предложили использовать наночастицы нитрида титана, обладающие плазмонными свойствами, для создания управляющих оптических элементов в оптоволоконных сетях. «Когда на эти частицы попадает излучение, то при определенных условиях возникает эффект узкого резонанса, с помощью, которого, мы можем, как скальпелем, «вырезать» определенные длины волн, то есть делать фильтры на пропускание или отражение помех», — объяснил кандидат физико-математических наук, научный сотрудник отдела вычислительной физики Института вычислительного моделирования ФИЦ КНЦ СО РАН Александр Ершов.

Физическая суть эффекта достаточно проста. Под воздействием электрического поля в световой волне отрицательно заряженные электроны в частицах начинают смещаться относительно положительно заряженных ядер. В результате этого, за счет притяжения электронов к ядрам, возникает электростатическое взаимодействие, что приводит к возникновению колебаний, которые имеют резонанс на определенной частоте. Частота резонанса зависит от материала и формы частиц.

Отдельный интерес представляет взаимодействие излучения с решетками, состоящими из плазмонных наночастиц. Если правильно подобрать расстояние между частицами, решетка из наночастиц на определенной длине волны в крайне узком диапазоне частот поглощает или отражает внешнее излучение.

Выбор нитрида титана в качестве основы для фильтра помех не случаен. Классические плазмонные материалы в условиях реальной эксплуатации утрачивают свои резонансные свойства при сильном нагреве излучением. Устройство из нитрида титана по оценкам ученых будет обладать высокой тепловой стойкостью и долговечностью. Также ученые показали, что у этого материала резонанс смещен в ближний инфракрасный диапазон, в котором работают устройства связи. Немаловажная особенность — стоимость производства наночастиц нитрида титана невысока.

Управляющие оптические элементы требуются для работы с телекоммуникационным диапазоном длин волн, когда возникает задача пропускания через одну линию оптоволоконной связи большого количества потоков излучения. По словам Александра Ершова, использование плазмонных наночастиц открывает новые возможности для повышения эффективности управляющих элементов из-за их способности поглощать свет в узком диапазоне длин волн.

Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН

Источники

Красноярские ученые разработали метод избавления от шумов с помощью наночастиц
Наш Красноярский край (gnkk.ru), 14/06/2018
Красноярские ученые разработали метод избавления от шумов с помощью наночастиц
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 14/06/2018
Красноярские ученые разработали метод избавления от шумов с помощью наночастиц
Mirtesen.sputnik.ru, 14/06/2018
Наночастицы нитрида титана повысят производительность оптоволоконных линий связи
Наука в Сибири (sbras.info), 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Новости@Rambler.ru, 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Индикатор (indicator.ru), 14/06/2018
Российские физики превратили плазмоны в управляющих большими данными
Чердак (chrdk.ru), 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Postsovet.ru, 15/06/2018
Российские физики превратили плазмоны в управляющих большими данными
Новости@Rambler.ru, 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Nanonewsnet.ru, 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
SMIonline (so-l.ru), 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Novostival.ru, 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Wi-Fi.ru Санкт-Петербург (spb.wi-fi.ru), 14/06/2018
Нанотехнологии улучшают качество связи и удешевляют компьютерную технику
Svopi.ru, 15/06/2018
НАНОЧАСТИЦЫ НИТРИДА ТИТАНА ПОВЫСЯТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОПТОВОЛОКОННЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ
Научная Россия (scientificrussia.ru), 19/06/2018

Похожие новости

  • 01/04/2021

    В Томске прошли первые испытания навигатора для дронов, ищущих полезные ископаемые

     Специалисты Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) успешно провели первые испытания системы навигации для беспилотных летательных аппаратов, которая позволит создавать дроны для поиска полезных ископаемых, в частности, алмазов и железной руды.
    573
  • 06/11/2019

    Как делать наноматериалы из спирта?

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) и Института вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск) нашли новый эффективный способ производства углеродных наноструктур. По словам ученых, технология найдет применение в электронике, химической промышленности и энергетике.
    1439
  • 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).
    2491
  • 02/03/2021

    Ученые НГТУ НЭТИ и ИХТТМ СО РАН создали стенд для испытаний деградации аккумуляторов электромобилей

    Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ создали лабораторную установку для испытаний литиевых аккумуляторов (ЛИА) для электромобилей с целью определения деградационной стойкости аккумуляторов.
    973
  • 30/12/2020

    Индукционная пайка волноводов: космический путь идеи до технологии в рамках одного университета

    ​Российская авиационная и ракетно-космическая промышленность с их высокими амбициозными требованиями является двигателем успешного развития машиностроения России. Это происходит во всем мире: промышленность требует все более новых и надежных технологических решений.
    1503
  • 25/05/2021

    Ученые создали спектральный комплекс для аналитического контроля материалов атомной промышленности

     Ученые кафедры оптических информационных технологий Новосибирского государственного технического университета НЭТИ, Института автоматики и электрометрии (ИАиЭ СО РАН) вместе с компанией «ВМК-Оптоэлектроника» разработали комплекс оптического спектрального оборудования для определения массовых долей элементов Периодической системы Менделеева в веществах и материалах.
    1825
  • 06/12/2019

    Физики рассказали, как наночастицы повысят эффективность лазеров будущего

    ​Группа российских, шведских и американских ученых доказала необходимость оперировать точными количественными данными при изучении коллективных эффектов в массивах диэлектрических наночастиц. Выяснилось, что качество резонанса, возникающего в массивах с известным количеством частиц (даже в крупных массивах порядка 100×100 единиц), может быть существенно ниже, чем предсказывали расчеты на основе модели бесконечной нанорешетки.
    1274
  • 09/07/2020

    Исследователи выяснили, почему в составе планет Солнечной системы много железа и магния

    ​​​По данным ученых, легкие химические элементы улетучиваются по мере отвердевания магмы на "зародышах" планет и могут полностью исчезнуть под действием излучения Солнца. Международная группа исследователей с помощью компьютерного моделирования определила причину, по которой в составе планет Солнечной системы преобладают тяжелые химические элементы – железо и магний.
    1548
  • 29/12/2020

    Измерять добычу нефти и газа будут новым эталоном

    ​​Метрологический комплекс «Эталон второго разряда» осуществляет поверку замерных установок скважинной продукции без остановки добычи, что снижает затраты на извлечение из недр углеводородного сырья. Это совместная разработка Тюменского госуниверситета и компании «ГМС Нефтемаш», осуществленная в межрегиональном Западно-Сибирском НОЦ, который создан в рамках реализации нацпроекта "Наука".
    1249
  • 16/02/2021

    Ключевые результаты в сфере науки Алтайского края в 2020 году

    Научный комплекс Алтайского края сегодня представлен 4 научно-исследовательскими институтами, в числе которых 2 учреждения Сибирского отделения Российской академии наук и Федеральный Алтайский научный центр агробиотехнологий.
    1935