Ученые Томского политехнического университета вместе с российскими и датскими коллегами впервые экспериментально подтвердили ранее предсказанный эффект «плазмонной наноструи» (plasmonic nanojet). С помощью простого метода им удалось сфокусировать поверхностные плзамонные волны в струю и зафиксировать это с помощью микроскопа. Эффект «сжатия» плазмонов в перспективе может помочь сделать оптическую электронику конкурентоспособной, в том числе приблизить создание оптического компьютера. Результаты экспериментов представлены в журнале Optics Letters (IF: 3, 589; Q1).

 

Визуализация плазмонной наноструи 

Ученые разных стран мира работают над созданием вычислительной техники, в основе которой лежит оптическое излучение, то есть для работы и передачи информации используется не электрический ток, а свет. Оптические компьютеры должны быть более быстрыми по сравнению с самыми скоростными машинами, которые существуют сегодня. Однако пока такие разработки остаются технологиями будущего. Одна из проблем — миниатюризация фотонных элементов: пока их габариты больше, чем у электронных аналогов.

«Логические элементы обычных современных процессоров имеют размеры в десятки микрометров. Оптическая электроника может стать конкурентоспособной, если удастся "сжать" свет до наномасштаба,

— говорит руководитель проекта, профессор отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин. — Обойти это препятствие возможно, если перейти от фотонов к поверхностным плазмон-поляритонам — это особые электромагнитные волны, которые могут распространяться вдоль границы металла и воздуха или диэлектрика. Ранее мы теоретически предсказали возможность реализации эффекта плазмонной наноструи, сейчас удалось зафиксировать его экспериментально».

В экспериментах исследователи использовали тонкую пленку из золота. На ее поверхности разместили квадратную частицу из диэлектрического материала размером 5 на 5 микрометров для телекоммуникационной длины волны. Частица, изготовленная датскими учеными, и стала микролинзой, позволившей сфокусировать плазмоны в очень маленькой области в виде наноразмерной струи.

Зафиксировали плазмонную нанострую с помощью микроскопа в Московском физико-техническом институте.

«Если струя из фотонов трехмерная (так называемая фотонная наноструя), то из плазмонов — двухмерная. Ее габариты меньше, а значит, в дальнейшем устройства, в которых может быть применен этот эффект, могут стать миниатюрнее, а локализовать электромагнитное излучение можно в очень маленькой области. Для получения "плазмонной наноструи" нужны только источник излучения на телекоммуникационной длине волны и прямоугольные микрочастицы диэлектрика. Простота получения локализованных плазмонных пучков расширяет возможности для их практического применения, например, в микроскопах со сверхразрешением, для создания биосенсоров и в биологических исследованиях, где требуется управление молекулами. Пока опубликован только первый из серии запланированных экспериментальных результатов», — отмечает Игорь Минин.

Исследование проводится в сотрудничестве с учеными из Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАН, Московского физико-технического института, Томского госуниверситета и Датского технического университета. Работа поддержана грантом Российского фонда фундаментальных исследований.  

Источники

Российские ученые впервые сфокусировали плазмоны в нанострую
Популярная механика (popmech.ru), 08/06/2020
Ученые впервые сфокусировали плазмоны в нанострую
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 08/06/2020
Ученые впервые сфокусировали плазмоны в нанострую
Научная Россия (scientificrussia.ru), 11/06/2020
Ученые впервые сфокусировали плазмоны в нанострую
Российская национальная нанотехническая сеть (rusnanonet.ru), 15/06/2020

Похожие новости

  • 20/10/2016

    Атомщики Сибири обсуждают в ТПУ термоядерный синтез и развитие ядерной медицины

    ​В Томском политехническом университете проходит VII школа-конференция молодых атомщиков Сибири. В течение трех дней молодые ученые из России и стран ближнего зарубежья будут обсуждать вопросы ядерной безопасности, развитие ядерной медицины, термоядерный синтез, а также реализацию проекта по созданию топлива и реакторов нового поколения "Прорыв".
    2907
  • 16/05/2017

    Сибирский химический комбинат представил свои технологии будущим атомщикам ТПУ

    ​В Физико-техническом институте Национального исследовательского Томского политехнического университета (НИ ТПУ) состоялось подведение итогов студенческих лабораторных работ на заводе разделения изотопов (ЗРИ) АО "Сибирский химический комбинат" (входит в Топливную компанию Росатома "ТВЭЛ").
    1387
  • 04/10/2016

    Томский госуниверситет стал действительным членом Коллаборации ATLAS на Большом адронном коллайдере

    ​Впервые с 1993 года новым участником крупнейшего проекта в CERN (Европейском центре ядерных исследований) с правом голоса стала российская научная организация. За присвоение ТГУ подобного статуса единогласно проголосовало правление Коллаборации ATLAS.
    1698
  • 22/01/2018

    Бразильские ученые исследуют свойства материалов, созданных в ТГУ

    ​Томский государственный университет и Университет Сан-Паулу (Бразилия) подписали соглашение о сотрудничестве в научном исследовании по получению и изучению новых полимерных материалов. Одним из главных направлений взаимодействия ученых станет работа по созданию модифицированных материалов и покрытий для биомедицины и промышленности.
    1383
  • 23/04/2019

    Лауреат премии «Глобальная энергия» Сергей Алексеенко возглавил центр «Экоэнергетика 4.0» в ТПУ

    В Томском политехническом университете (ТПУ) создан Научно-образовательный центр «Экоэнергетика 4.0». В нем исследователи разрабатывают технологии по «превращению» низкосортного угля, отходов агропромышленного комплекса и деревообработки в экологичный источник тепла и электричества.
    1203
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    1639
  • 23/09/2016

    ТПУ стал ассоциированным членом коллаборации LHCb в ЦЕРНе

    Томский политехнический университет стал ассоциированным членом коллаборации эксперимента LHCb, проводимого на Большом адронном коллайдере в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). В качестве участников эксперимента политехники будут работать над модернизацией трекового детектора LHCb и осуществлять математическое моделирование некоторых физических процессов, которые изучаются в LHCb.
    1611
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    2200
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1917
  • 09/09/2016

    Разработки томичей заинтересовали Airbus Safran Launchers

    ​Представители компании Airbus Safran Launchers - лидера европейской космической промышленности заинтересовались технологиями и наработками сибирских ученых, сообщает пресс-служба Томского государственного университета.
    2157