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

Похожие новости

  • 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
  • 20/04/2017

    Ростех создаст в Красноярске производство медицинских нанороботов

    ​Объединенный холдинг "Росэлектроника" откроет в Красноярске Центр разработки передового электронного оборудования для диагностики, неврологии, хирургии, онкологии и других направлений медицины.
    692
  • 14/09/2017

    Красноярские ученые создали материал для сверхмощных электросетей

    ​Ученые из Сибирского федерального университета и Федерального исследовательского центра Красноярского научного центра СО РАН синтезировали наночастицы оксида меди, которые могут стать основой сверхпроводящих материалов при комнатной температуре.
    680
  • 14/12/2017

    Сибирские ученые нашли способ, который уменьшит вредные выбросы тепловых электростанций

    Ученые смоделировали процесс сжигания угля в котлах теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и выяснили, уголь какого типа при сгорании дает меньше вредных выбросов. В результате удалось подобрать режим работы, при котором количество выбросов уменьшается в два раза.
    419
  • 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.
    365
  • 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.
    320
  • 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
  • 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
  • 14/03/2018

    Физики помогут нефтяникам добывать больше углеводородов

    ​Российские ученые в составе международной группы разработали алгоритм для расчета проницаемости горных пород по их 3D-изображениям. Программа поможет нефтяникам выбирать наиболее эффективные схемы разработки месторождений.
    209
  • 27/03/2017

    Новосибирские ученые создали материал, обеспечивающий 30 лет непрерывной работы химического реактора

    Ученые из Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) создали новую технологию сплавления титана и тантала, в результате чего получили особо стойкий к коррозии и агрессивным средам материал.
    1158