Международная команда ученых, которую возглавила группа из Лаборатории наноматериалов Центра фотоники и квантовых материалов Сколковского института науки и технологий, показала возможность управления нелинейно-оптическим откликом углеродных нанотрубок с помощью электрохимического легирования.

 
 
Этот метод позволил создать устройство для управления длительностью лазерного импульса. Результаты опубликованы в престижном международном журнале Nano Letters.
 
Оптические явления, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, такие как отражение, преломление или поглощение света, не зависят от интенсивности падающего света. Однако, при очень больших интенсивностях излучения появляется новый класс явлений, приводящих к изменению показателя преломления, самофокусировке света или появлению излучения на новых длинах волн.
 
Их изучением занимается раздел физики под названием нелинейная оптика, которая объединяет явления, зависящие от интенсивности света. Обычно эффективность нелинейно-оптических эффектов определяется структурой вещества, то есть является его неизменной характеристикой.
 
Использование наноматериалов в качестве оптически-нелинейной среды открывает новые возможности для управления нелинейностью благодаря тому, что большая часть атомов вещества расположены на поверхности. Это позволяет контролировать электронную структуру вещества и таким образом изменять оптически нелинейный отклик.
 
Ученые из Сколтеха совместно с коллегами из Научного центра волоконной оптики РАН и Новосибирского государственного университета, а также университета Варвик (Великобритания) предложили метод контроля насыщающегося поглощения углеродных нанотрубок с помощью электрохимического легирования. Насыщающееся поглощение — это нелинейно-оптический эффект, при котором коэффициент поглощения уменьшается при увеличении мощности падающего излучения.
 
Таким образом, материал «просветляется» под действием большой мощности излучения.
«Мы показали, что величиной просветления можно управлять, если поместить наш материал в электро-химическую ячейку. До этого было известно, что если использовать нанотрубки в качестве электродов в такой ячейке, то возможно аккумулировать на их поверхности большое количество заряда. Что не было известно – накопление заряда существенным образом меняет нелинейно-оптический отклик вещества и, в частности, уменьшает насыщающееся поглощение», - рассказывает первый автор исследования, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Юрий Гладуш.
Также авторы продемонстрировали одно из возможных практических применений такого материала с контролируемым нелинейным откликом. Дело в том, что насыщающееся поглощение широко используется в лазерных системах для создания фемтосекундных импульсов света. Для этого достаточно поместить насыщающийся поглотитель с определенными параметрами в лазерный резонатор.
«Мы предположили, что, контролируя нелинейный отклик материала, можно контролировать и режим лазерной генерации. Для этого мы изготовили электрохимическую ячейку с углеродными нанотрубками на поверхности оптического волокна и интегрировали его в резонатор волоконного лазера. Выяснилось, что, подавая напряжение на устройство, можно переключать режим генерации лазера от непрерывного до импульсного длительностью в фемтосекундном и микросекундном диапазонах.
Это изобретение открывает путь к созданию универсальных лазерных систем с контролируемой длительностью импульса. Такие системы могут найти применения в лазерной обработке материалов, в лазерной хирургии и эстетической медицине», — прокомментировал заведующий Лабораторией наноматериалов Сколтеха, доктор технических наук, профессор РАН Альберт Насибулин.

Похожие новости

  • 14/05/2019

    В России создали новый полупроводниковый материал для солнечных батарей

    ​Группа российских ученых создала новый полупроводниковый материал без использования свинца, который может быть применен в солнечных батареях для повышения их эффективности. Об этом в понедельник сообщила пресс-служба одного из участников исследования Сколковского института науки и технологий (Сколтеха).
    508
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    985
  • 10/07/2019

    В России пройдут испытания новой модели сверхзвукового самолёта

    В России в 2019 году пройдут испытания модели сверхзвукового делового самолета разработки "Туполева" со сниженным уровнем звукового удара. Его испытают в аэродинамической трубе, сообщил "Интерфаксу" источник в авиапроме.
    653
  • 08/10/2019

    12 октября Президент РАН выступит на IX Всероссийском Фестивале NAUKA 0+ с лекцией «Периодическая таблица элементов: универсальный язык науки от космоса до новых материалов»

    12 октября в Москве Президент Российской академии наук Александр Сергеев выступит на IX Всероссийском Фестивале NAUKA 0+ с лекцией «Периодическая таблица элементов: универсальный язык науки от космоса до новых материалов», которая состоится с 11.
    928
  • 08/01/2019

    Гонка квантовых компьютеров и лечение рака: ведущие российские ученые выделили главные исследования года

    ​​Сжатие информации, гонка квантовых компьютеров, борьба с раком и постижение Арктики - российские академики по нашей просьбе выделили наиболее, на их взгляд, прорывные научные результаты 2018 года. Квантовые компьютеры Академик РАН, экс-председатель Сибирского отделения РАН, физик Александр Асеев: - Я бы выделил три направления, которые «выстрелили» в этом году в области электроники.
    1200
  • 12/09/2019

    Ученые подошли к пониманию природы космических лучей сверхвысоких энергий

    ​Международная научная коллаборация TAIGA (Tunka Advanced Instrument for cosmic ray physics and Gamma Astronomy) запускает одну из крупнейших в мире гамма-обсерваторий, позволяющую впервые исследовать гамма-излучение и космические лучи предельно сверхвысоких энергий.
    229
  • 26/03/2019

    Людмила Засова: в облаках Венеры могут жить бактерии

    Объединенная научная рабочая группа Института космических исследований и "Роскосмоса" с одной стороны и НАСА с другой по проекту "Венера-Д" сформулировала научные задачи и определила комплекс научных приборов для изучения Венеры.
    361
  • 05/10/2018

    Глава РАН Александр Сергеев: премию «Глобальная энергия» надо развивать с помощью новых номинаций

    Международную премию "Глобальная энергия" нужно развивать, расширив список ее номинаций, заявил ТАСС президент Российской академии наук (РАН) Александр Сергеев. "Это одна из самых главных мировых премий в области науки и техники.
    815
  • 22/03/2019

    Названы победители Олимпиады Национальной технологической инициативы в области нанотехнологий

    ​В Москве и Новосибирске завершился финальный этап профиля «Наносистемы и наноинженерия» Олимпиады Национальной технологической инициативы. Все материалы профиля разработаны при поддержке и непосредственном участии Фонда инфраструктурных и образовательных программ Группы РОСНАНО.
    435
  • 28/05/2018

    По мнению ученых, Луна и Марс должны стать важной перспективой в работе

    ​Создание лунной станции и развитие марсианской программы должны стать важными перспективными направлениями в работе Дмитрия Рогозина на посту главы Роскосмоса. Такое мнение в беседе с корреспондентом ТАСС выразил академик РАН, руководитель Центра фундаментальных исследований для обороны и безопасности, экс-глава Сибирского отделения РАН Александр Асеев.
    908