​Команда ученых из России, Швеции и США представила устройства, способные выделять из широкополосного оптического излучения сверхузкую спектральную линию в видимом и инфракрасном диапазонах спектра и управлять ее положением. Соответствующая статья опубликована в журнале Optics Express.

Сегодня для фильтрации оптического излучения используются монохроматоры. Однако, у них есть существенный недостаток — значительные габариты и высокая стоимость. До сих пор решить эти проблемы не удавалось, несмотря на то, что такие устройства часто используются в научных исследованиях, в медицине для систем диагностики или в области телекоммуникаций.

Поддержанные грантом Российского научного фонда исследователи из Сибирского федерального университета и Института вычислительного моделирования СО РАН вместе с иностранными коллегами представили в новой работе устройства, представляющие собой пластинки размером три на три миллиметра, выполняющие функцию монохроматоров. Они состоят из нескольких тысяч периодически расположенных наноразмерных частиц в форме дисков.

Нанодиски расположены по углам элементарной квадратной ячейки, имеющий размер меньше длины волны света. Совокупность таких ячеек образует решетку из тысячи подобных элементов. Принцип работы этой пластинки основан на проявлении так называемых коллективных решеточных резонансов. Они возникают в результате синхронизации электромагнитных полей от отдельных частиц и внешнего поля.

Размеры таких пластинок, по словам исследователей можно менять от нескольких миллиметров — для применения в миниатюрных спектральных селекторах оптоволоконной связи — до нескольких сантиметров. В последнем случае устройства позволяют не просто измерить выделенный энергетический поток монохроматического излучения, а получить двумерное растровое изображение объекта на определенной длине волны. Если такую пластинку немного наклонить, то происходит тонкая перестройка выделяемой спектральной линии по длине волны. Такие возможности технологии открывают перспективы их применения, в частности, для медицинской биолюминесцентной диагностики.

Перед выбором материала устройства авторы работы проверили несколько различных веществ: ниобат лития, диоксид титана, арсенид галлия, а также кремний и германий. Их особенностью является полная прозрачность в применяемом спектральном диапазоне, которая определяет успех предложенного мини-фильтра. Оказалось, что наночастицы каждого из этих материалов показывают практически аналогичные свойства при использовании в устройстве, поэтому могут быть использованы для его изготовления.

Источники

Созданы сверхминиатюрные оптические фильтры
Новости@Rambler.ru, 04/03/2020
Созданы сверхминиатюрные оптические фильтры
Индикатор (indicator.ru), 04/03/2020
Созданы сверхминиатюрные оптические фильтры
Seldon.News (news.myseldon.com), 04/03/2020
Созданы сверхминиатюрные оптические фильтры
SMIonline (so-l.ru), 04/03/2020
Созданы сверхминиатюрные оптические фильтры
News2 (news2.ru), 05/03/2020
На смену "сэндвичу": ученые разработали сверхминиатюрный оптический фильтр
Научно-инновационный портал СФУ (research.sfu-kras.ru), 05/03/2020
Созданы сверхминиатюрные оптические фильтры
RepeatMe.ru, 05/03/2020
Новые устройства управления светом созданы при поддержке Российского научного фонда
Народные новости (nation-news.ru), 05/03/2020
Созданы сверхминиатюрные оптические фильтры
Российский научный фонд (рнф.рф), 05/03/2020
Созданы сверхминиатюрные оптические фильтры
Российский научный фонд (rscf.ru), 05/03/2020
На смену "сэндвичу": ученые разработали сверхминиатюрный оптический фильтр
Сибирский федеральный университет (sfu-kras.ru), 05/03/2020
Созданы сверхминиатюрные оптические фильтры
Nanonewsnet.ru, 06/03/2020

Похожие новости

  • 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.
    1389
  • 12/04/2018

    Красноярские ученые усовершенствовали охлаждающие пластины для космических аппаратов

    Институт вычислительного моделирования ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН совместно с АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва и НПО «Центротех» создали новое поколение теплоотводящих панелей для космических аппаратов, которые позволят увеличить мощность и компактность бортовой электроники.
    959
  • 29/04/2019

    Сибирские учёные участвуют в российских космических проектах

    Научные институты со ран работают в проектах «миллиметрон» и «федерация», наращивают группировку глонасс и не возражают против сотрудничества с частными космическими корпорациями. Первая в России негосударственная космическая компания появилась в Красноярске.
    535
  • 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.
    1593
  • 30/09/2019

    Сибирские ученые используют материалы с памятью формы для хирургии

    ​Появление никелид титановых имплантатов стало революционным шагом в хирургии. Несмотря на искусственный синтез, они оказались во много раз лучше изделий из биологических материалов, а также других имплантатов на металлической основе.
    449
  • 23/01/2019

    Новосибирские физики смоделировали атмосферу экзопланет

    ​Сотрудники Института лазерной физики СО РАН в лабораторных условиях моделируют плазменный ветер, аналогичный тому, что испускают объекты в сотнях световых лет от Земли. Эти исследования имеют большое значение для изучения состава и динамики верхней атмосферы разных классов экзопланет, в том числе потенциально пригодных для жизни.
    982
  • 13/11/2017

    Красноярские ученые разработали технологию для смартфонов будущего

    ​В России разработали технологию, которая позволит создавать смартфоны будущего. Отмечается, что данная методика может вывести отрасль производства высокотехнологичных гаджетов на новый уровень. Сотрудники Красноярского научного центра СО РАН и университета Иллинойса предложили заменить наночастицы золота и серебра нитридом титановых наночастиц TiN.
    627
  • 24/10/2018

    Космический огород, светящиеся бактерии и пешеходное движение в Красноярске

    Как учатся выращивать растения и утилизировать отходы для будущих марсианских и лунных баз, как работает процесс определения загрязняющих веществ в воде с помощью светящихся бактерий, для чего нужно моделирование пешеходного движения? "Чердак" побывал в лабораториях Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета и узнал, какие там сейчас ведутся разработки и исследования.
    927
  • 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.
    424
  • 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).
    1673