Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из России, Швеции и США изучили дефекты, возникающие в массивах кремниевых наночастиц (нанорешеток) и составили рекомендации по работе с ними. Полученные результаты помогут в создании устройств будущего - лазеров, компактных волноводов, оптических запоминающих и логических устройств и дисплеев. Об этом сообщила пресс-служба СФУ.

В центре исследования ученых было такое явления как резонанс. Это совпадение частоты одного колебания с частотой другого, в результате чего резко увеличивается интенсивность колебаний. Все современные оптические устройства, телевидение, радиоприборы работают благодаря этому явлению, однако ученые считают, что сфера использования резонанса становится гораздо шире.

"Ученые СФУ совместно с коллегами изучили феномен коллективного решеточного резонанса, возникающего в оптическом спектре упорядоченных массивов кремниевых наночастиц. Исследователи смоделировали несколько возможных дефектов, возникающих при получении этих массивов, и предложили способы, с помощью которых можно экономить материалы для производства наночастиц и упростить технологии синтеза", - говорится в сообщении.

Суть открытия

По словам руководителя исследования, профессора СФУ Сергея Карпова, известно, что из наночастиц можно выстраивать различные периодические структуры. Если изменять длину волны или период структуры, то можно добиться того, чтобы все частицы возбудились одновременно и появился резонанс. Этот эффект можно использовать, например, для создания высокочувствительных сенсоров.

При этом считается, что у каждой частицы в решетке должна быть своя зафиксированная позиция, сами частицы должны быть идентичными, иначе нужного эффекта не достичь. Ученые в ходе нового исследования решили проверить, что будет, если это правило нарушить. Исследователи изучили три типа дефектов, которые могут возникнуть в таких нанорешетках.

Выяснилось, что если существенно изменить позицию частиц в решетке относительно друг друга (их период), пострадает или электрическая, или магнитная связь. Если изменить размер частиц - например, существенно увеличить одни или уменьшить другие наночастицы, - изменится только магнитная связь. Наиболее неожиданное открытие состоит в том, что если случайным образом "выбить" значительное количество наночастиц (до 84%) - нанорешетка все равно будет "работать" и создавать необходимый резонанс.

Авторы исследования предполагают, что полученные результаты помогут в создании диэлектрических фотонных устройств будущего - лазеров, компактных волноводов, обладающих меньшими потерями по сравнению с обычными волокнами, оптических запоминающих и логических устройств и дисплеев.

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).
    1333
  • 22/12/2017

    Сибирские ученые нашли способ усилить магниты и увеличить их эффективность

    ​Российские ученые создали методику получения специальных наночастиц, которые могут сделать магниты намного сильнее, и протестировали их действие на бариевых магнитах BaFe12O19. Результаты исследований сотрудников Сибирского федерального университета (СФУ) были опубликованы в журнале Materials Research Express.
    648
  • 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.
    1163
  • 14/06/2018

    Наночастицы нитрида титана повысят производительность оптоволоконных линий связи

    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.
    1052
  • 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.
    989
  • 15/04/2019

    Российские ученые разработали энергопреобразующий комплекс для космических аппаратов

    Специалисты Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) и АО "Информационные спутниковые системы (ИСС)" имени академика М. Ф. Решетнева" создали новую для российской космической отрасли цифровую систему управления высоковольтного энергопреобразующего комплекса, которая по быстродействию не уступает аналоговой.
    344
  • 28/11/2018

    В Сибири изобрели высокотехнологичный сплав для судостроения и автопрома

    ​Группа учёных-материаловедов Сибирского федерального университета (СФУ) в сотрудничестве со специалистами объединённой компании "Русал" разработали недорогой высокопрочный сплав алюминия и магния, легированный добавками скандия и циркония.
    1034
  • 17/02/2017

    Ученые нашли способ обеспечить высокую точность контроля молекулярного движения

    ​Международный коллектив с участием исследователей из Сибирского федерального университета нашел способ "открыть пространственные ворота". Возможности теоретической физики связаны с изменением представлений о природе вещей, и именно это таит в себе потенциал управления теми процессами, которые в течение долгого времени считались неподвластными контролю.
    1001
  • 10/05/2018

    Красноярские ученые создали инновационный способ подготовки ядерных отходов к захоронению

    ​Инновационную технологию подготовки к безопасному хранению радиоактивных отходов (РАО), полученных от переработки отработавшего облученного ядерного топлива (ОЯТ), разработали ученые Сибирского федерального университета (СФУ), сообщил ТАСС один из авторов исследования, профессор СФУ, доктор технических наук Владимир Кулагин.
    586
  • 29/12/2016

    Ученые СФУ презентовали антенны для сетей четвертого поколения

    ​Два проекта ученых Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ были представлены на национальной выставке-форуме "ВУЗПРОМЭКСПО-2016", прошедшей в Москве с 14 по 16 декабря 2016 года. Обе разработки выполнены совместно со стратегическим партнером ""Информационные спутниковые системы" имени академика М.
    1637