Ученые Института физики им. Л. В. Киренского Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова и Сибирского федерального университета предложили и экспериментально продемонстрировали новый способ формирования структуры фотонного кристалла с улучшенными спектральными характеристиками. Это позволит упростить и удешевить многие оптические устройства, заменив несколько светофильтров одним оптическим элементом. Результаты работы опубликованы в журнале Optics Letters.

Периодичность играет важную роль в окружающем мире. Например, изменчивый цвет крыла бабочки или перламутровая окраска морских раковин определяются периодическим строением их покровных слоев. Подобные структуры с переливчатой окраской существуют не только в живой природе. Полудрагоценный камень опал с самых древних времен очаровывал людей своим изумительным блеском. Для наблюдения таких эффектов необходимо периодическое изменение показателя преломления света (величина, показывающая, насколько световая волна медленнее распространяется в среде по сравнению со скоростью света в вакууме) на поверхности или внутри вещества. Причем масштаб изменений показателя преломления должен быть сопоставим с длиной волны света. Структуры, обладающие такими свойствами, называют фотонными кристаллами.

Обычно фотонный кристалл формируют путем многократного чередования двух типов слоев, отличающихся показателями преломления. Значения показателей преломления и толщины чередующихся слоев подбирают так, чтобы кристалл не пропускал свет в определенном диапазоне длин волн. Этот диапазон длин волн называют фотонной запрещенной зоной. На основе таких кристаллов созданы многослойные диэлектрические зеркала и интерференционные фильтры для выделения одних длин волн и подавления (фильтрации) других. Зеркала и фильтры используют в оптических и спектральных приборах, измерительной и диагностирующей аппаратуре, лазерной, проекционной и осветительной технике.

Исследователи Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН вместе с коллегами предложили новый способ формирования фотонных кристаллов методом «суперпозиции модуляции». Суть метода заключается в формировании пространственной решетки фотонного кристалла путем сложения нескольких гармонических функций (колебаний). Для этого в качестве исходного материала ученые используют поликристаллический кремний и методом электрохимического травления придают ему пористость, варьируя ее от одного слоя к другому. Чтобы сделать кремний прозрачным, структуру отжигают в печи при высокой температуре, окисляя кремний до кварца.

В результате кривая пропускания света полученного фотонного кристалла содержит несколько независимых фотонных запрещенных зон. С помощью такой структуры ученые получают более широкие возможности для спектральной фильтрации света. Все вещества при нагревании имеют характерные спектры электромагнитного излучения, по которым их можно обнаружить и идентифицировать с помощью спектральной аппаратуры даже в крайне малых концентрациях. Для этого используется спектральный анализ, суть которого состоит в разложении света в частотный спектр и измерения интенсивности отдельных линий в нем. Недостатком спектральной аппаратуры являются достаточно большие габариты и ее дороговизна. В ряде случаев требуются достаточно простые, дешевые и компактные устройства для обнаружения и идентификации определенных веществ. Обычно для этих целей используют комбинацию из нескольких оптических фильтров для выделения интересующих спектральных линий или узких спектральных полос.

«Предложенный нашей группой способ позволяет заменить комбинацию нескольких фильтров всего одним элементом. В результате, снижаются потери света на оптических элементах. Устройство становится легче, компактнее и дешевле. Это обеспечивает широкие возможности интегрирования элементов в существующие устройства, в том числе в различные гаджеты и смартфоны, рынок которых постоянно растет, а функционал расширяется», — рассказал заместитель директора Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН, кандидат физико-математических наук Андрей Вьюнышев.

Работа поддержана совместным грантом Российского фонда фундаментальных исследований и Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности.

 Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН

Фото: образец фотонного кристалла.

Источники

Разработка красноярских ученых позволит удешевить многие оптические устройства
НИА Красноярск (24rus.ru), 27/09/2017
Разработка красноярских ученых позволит удешевить многие оптические устройства
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 27/09/2017
Разработка красноярских ученых позволит удешевить многие оптические устройства
НИА Наука (sibscience.com), 28/09/2017
Разработка красноярских ученых позволит удешевить многие оптические устройства - НИА
Fresh-News.org, 28/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
ТАСС, 29/09/2017
Красноярские ученые придумали, как снизить цену на гаджеты
Kp.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые придумали способ снижения цен на гаджеты
Сибирское агентство новостей (krsk.sibnovosti.ru), 29/09/2017
Красноярские ученые усовершенствовали фотонные кристаллы для снижения стоимости гаджетов
Официальный портал Красноярского края (krskstate.ru), 29/09/2017
Сибирские ученые нашли способ сделать смартфоны дешевле
Google Новости ТОП, 29/09/2017
Ученые нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Nordfo.ru, 30/09/2017
Ученые нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
123ru.net, 30/09/2017
Ученые нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
ИА БНК (bnkomi.ru), 30/09/2017
Красноярский край: Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Молодежное информационное агентство (miamir.ru), 30/09/2017
Ученые из РФ нашли способ снизить цены на гаджеты
NewsYou.info, 30/09/2017
Сибирские ученые нашли способ сделать смартфоны дешевле
Sibnet.ru, 30/09/2017
Ученые из Красноярска придумали способ снижения цен на гаджеты
Planetnew.ru, 30/09/2017
Гаджеты и смартфоны могут подешеветь благодаря открытию красноярских ученых
Аргументы и Факты (krsk.aif.ru), 30/09/2017
Гаджеты и смартфоны могут подешеветь благодаря открытию красноярских ученых
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 30/09/2017
В России нашли способ снизить стоимость производства смартфонов
Cont.ws, 30/09/2017
В России нашли способ снизить стоимость производства смартфонов
Око планеты (oko-planet.su), 30/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Top100News (cmk1.ru), 30/09/2017
В России нашли способ снизить стоимость производства смартфонов
123ru.net, 30/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Томский обзор (obzor.westsib.ru), 30/09/2017
Способ падения цен на гаджеты выдумали красноярские ученые
День Украины (ukrday.net), 30/09/2017
Способ падения цен на гаджеты выдумали красноярские ученые
Воронежский курьер (v-kurier.ru), 30/09/2017
Красноярские ученые нашли способ удешевить производство смартфонов
Царьград ТВ (tsargrad.tv), 30/09/2017
Красноярские ученые вскоре смогут удешевить гаджеты
Спутник Новости (news.sputnik.ru), 30/09/2017
Ученые из Красноярска придумали, как сделать гаджеты дешевле
Владимирский городской портал (cod33.ru), 30/09/2017
Красноярские ученые модифицировали фотонные кристаллы для разнообразных девайсов
ЮгБизнесКонсалтинг (ygbc.ru), 30/09/2017
Ученые из Красноярска придумали, как сделать гаджеты дешевле
Новости Киева (kievsmi.net), 30/09/2017
Ученые из Красноярска нашли способ снизить стоимость смартфонов
123ru.net, 30/09/2017
Ученые из Красноярска нашли способ снизить стоимость смартфонов
Экономика сегодня (rueconomics.ru), 30/09/2017
Ученые из Красноярска выдумали, как сделать гаджеты дешевле
Белрынок (belrynokby.ru), 30/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
MTS News (mts.kg), 30/09/2017
Ученые из Красноярска придумали, как сделать гаджеты дешевле
ТК Звезда (tvzvezda.ru), 30/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
Rusevik.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
Gazeta.kg, 29/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
Актуальные новости (actualnews.org), 29/09/2017
Ученые из Красноярска выдумали способ понижения цен на гаджеты
Белрынок (belrynok.ru), 29/09/2017
Ученые из РФ отыскали способ снизить цены на гаджеты
Szaopressa.com, 29/09/2017
В РФ отыскали способ снизить стоимость производства телефонов
AvtoInsider.com, 29/09/2017
Способ уменьшения цен на гаджеты выдумали красноярские ученые
Твой город Псков (tvoygorodpskov.ru), 29/09/2017
Способ уменьшения цен на гаджеты выдумали красноярские ученые
116chelny.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Новости обо всем (newsae.ru), 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Новости@Rambler.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Lenta.Ru, 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Пульс Планеты 24/7 (puls-planety247.ru), 29/09/2017
Ученые из Красноярска придумали способ снижения цен на гаджеты
Vistanews.ru, 29/09/2017
Ученые из Красноярья усовершенствовали фотонные кристаллы для падения стоимости девайсов
163gorod.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты доступнее
Postsovet.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
Чалкан.kg (chalkan.kg), 29/09/2017
Ученые из РФ нашли способ снизить цены на гаджеты
Smsstatus.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Dosug.md, 29/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
Jashtar.kg, 29/09/2017
Ученые из РФ нашли способ снизить цены на гаджеты
GFS (grifonsoft.ru), 29/09/2017
Красноярские ученые придумали способ снижения цен на гаджеты
Ziv (ziv.ru), 29/09/2017
Физики из Красноярска нашли способ удешевить гаджеты
123ru.net, 29/09/2017
Физики из Красноярска нашли способ удешевить гаджеты
ИА Восток-медиа, 29/09/2017
Ученые из РФ нашли способ снизить цены на гаджеты: благодаря разработке мобильное устройство станет легче и компактнее
Портал Сибири (itartass-sib.ru), 29/09/2017
Красноярские ученые знают, как снизить цену на гаджеты: они усовершенствовали фотонные кристаллы
Comandir.com, 29/09/2017
Ученые в Сибири обнаружили метод улучшить фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
1nnc.net, 29/09/2017
Ученые из Красноярска выдумали, как сделать гаджеты дешевле
Google Новости ТОП, 29/09/2017
Ученые из РФ отыскали способ снизить цены на гаджеты
NevaInfo.Ru, 29/09/2017
Российские ученые нашли способ удешевления гаджетов
Ichip.ru, 29/09/2017
Ученые из Красноярска выдумали, как сделать гаджеты дешевле
РЫБИНСКonLine (ryb.ru), 29/09/2017
Ученые из Красноярска выдумали, как сделать гаджеты дешевле
123ru.net, 29/09/2017
Красноярские ученые модифицировали фотонные кристаллы для разнообразных девайсов
Утренние новости (morning-news.ru), 29/09/2017
Ученые в Сибири отыскали способ модернизировать фотонные кристаллы для удешевления девайсов
Unionnews.ru, 29/09/2017
Ученые из РФ нашли способ снизить цены на гаджеты
Vladtime.ru, 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Margust (gazeta-margust.ru), 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Новости обо всем (newsae.ru), 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Cokrat.ru, 29/09/2017
Ученые из Красноярска придумали, как сделать гаджеты дешевле
Телеканал 360, 29/09/2017
Сибирские ученые нашли способ сделать смартфоны дешевле
События дня (inforu.news), 29/09/2017
Сибирские ученые нашли способ сделать смартфоны дешевле
Российская газета (rg.ru), 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
VN (vigornews.ru), 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ удешевить гаджеты
123ru.net, 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ удешевить гаджеты
ИАА УралБизнесКонсалтинг (urbc.ru), 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
N1 (n1.by), 30/09/2017
Российские ученые нашли способ удешевления гаджетов
123ru.net, 02/10/2017
Российские ученые предложили способ усовершенствования фотонного кристалла
Научная Россия (scientificrussia.ru), 04/10/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Nanonewsnet.ru, 04/10/2017

Похожие новости

  • 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.
    570
  • 16/08/2016

    В СФУ проходит симпозиум «Тенденции в области магнетизма»

    ​15 августа в СФУ стартовал VI Евро-азиатский симпозиум "Тенденции в области магнетизма" EASTMAG-2016. Основные организаторы - Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН и СФУ. Научное мероприятие собрало почти 400 ученых-физиков, в том числе свыше 70 представителей научного сообщества из Японии, Китая, Германии, Великобритании, Тайваня, Испании и других стран.
    1215
  • 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.
    44
  • 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.
    804
  • 05/01/2017

    Егор Задереев: научные итоги 2016 года в Красноярске

    ​Ученый и популяризатор науки Егор Задереев подводит традиционные научные итоги года в Красноярске. Премии года Для анализа я использую базу данных научных публикаций Web of Science — самый строгий и признанный во всём мире фильтр качества.
    818
  • 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).
    109
  • 30/03/2017

    Красноярские физики «заперли» волну в хаотической системе

    Красноярские физики выявили условия, при которых электромагнитная волна может быть «заперта» внутри открытой хаотической системы. Проблема связанных состояний в континууме в течение двадцатого века волновала физиков, но их достижения не были апробированы или признаны.
    476
  • 27/04/2016

    Сибиряки - победители конкурса на получение стипендии Президента РФ для молодых ученых и аспирантов

    Среди получивших поддержку — сибирские исследователи, работающие в области энергоэффективности и энергосбережения, ядерных, космических, медицинских и стратегических информационных технологий.    Направление модернизации — энергоэффективность и энергосбережение, в том числе вопросы разработки новых видов топлива: Адонин Сергей Александрович — Институт неорганической химии им.
    2160
  • 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.
    165
  • 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.
    321