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. М.Ф. Решетнева и Королевского технологического института (Швеция) предложили использовать устройство на основе наночастиц нитрида титана для фильтрации шумов в оптоволоконных линиях связи. Эта возможность связана со способностью наночастиц нитрида титана, обладающих свойством плазмонного резонанса, вырезать узкий диапазон падающего на них излучения. Результаты исследования опубликованы в журнале Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications.

Плазмоника — быстро развивающаяся область оптики, изучающая материалы, в которых наблюдается поверхностный плазмонный резонанс. Характерная особенность этого явления — резкое локальное усиление электромагнитного поля при определенной длине волны падающего на материал излучения. Плазмонно-резонансные системы нашли широкое применение в различных областях. Например, с их помощью удалось повысить чувствительность спектральных методов анализа, разработать биосенсоры, методы терапии злокачественных новообразований, повысить эффективность солнечных элементов.

Красноярские ученые предложили использовать наночастицы нитрида титана, обладающие плазмонными свойствами, для создания управляющих оптических элементов в оптоволоконных сетях. «Когда на эти частицы попадает излучение, то при определенных условиях возникает эффект узкого резонанса, с помощью, которого, мы можем, как скальпелем, «вырезать» определенные длины волн, то есть делать фильтры на пропускание или отражение помех», — объяснил кандидат физико-математических наук, научный сотрудник отдела вычислительной физики Института вычислительного моделирования ФИЦ КНЦ СО РАН Александр Ершов.

Физическая суть эффекта достаточно проста. Под воздействием электрического поля в световой волне отрицательно заряженные электроны в частицах начинают смещаться относительно положительно заряженных ядер. В результате этого, за счет притяжения электронов к ядрам, возникает электростатическое взаимодействие, что приводит к возникновению колебаний, которые имеют резонанс на определенной частоте. Частота резонанса зависит от материала и формы частиц.

Отдельный интерес представляет взаимодействие излучения с решетками, состоящими из плазмонных наночастиц. Если правильно подобрать расстояние между частицами, решетка из наночастиц на определенной длине волны в крайне узком диапазоне частот поглощает или отражает внешнее излучение.

Выбор нитрида титана в качестве основы для фильтра помех не случаен. Классические плазмонные материалы в условиях реальной эксплуатации утрачивают свои резонансные свойства при сильном нагреве излучением. Устройство из нитрида титана по оценкам ученых будет обладать высокой тепловой стойкостью и долговечностью. Также ученые показали, что у этого материала резонанс смещен в ближний инфракрасный диапазон, в котором работают устройства связи. Немаловажная особенность — стоимость производства наночастиц нитрида титана невысока.

Управляющие оптические элементы требуются для работы с телекоммуникационным диапазоном длин волн, когда возникает задача пропускания через одну линию оптоволоконной связи большого количества потоков излучения. По словам Александра Ершова, использование плазмонных наночастиц открывает новые возможности для повышения эффективности управляющих элементов из-за их способности поглощать свет в узком диапазоне длин волн.

Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН

Источники

Красноярские ученые разработали метод избавления от шумов с помощью наночастиц
Наш Красноярский край (gnkk.ru), 14/06/2018
Красноярские ученые разработали метод избавления от шумов с помощью наночастиц
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 14/06/2018
Красноярские ученые разработали метод избавления от шумов с помощью наночастиц
Mirtesen.sputnik.ru, 14/06/2018
Наночастицы нитрида титана повысят производительность оптоволоконных линий связи
Наука в Сибири (sbras.info), 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Новости@Rambler.ru, 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Индикатор (indicator.ru), 14/06/2018
Российские физики превратили плазмоны в управляющих большими данными
Чердак (chrdk.ru), 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Postsovet.ru, 15/06/2018
Российские физики превратили плазмоны в управляющих большими данными
Новости@Rambler.ru, 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Nanonewsnet.ru, 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
SMIonline (so-l.ru), 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Novostival.ru, 14/06/2018
Наночастицы улучшат оптоволоконные линии связи
Wi-Fi.ru Санкт-Петербург (spb.wi-fi.ru), 14/06/2018
Нанотехнологии улучшают качество связи и удешевляют компьютерную технику
Svopi.ru, 15/06/2018
НАНОЧАСТИЦЫ НИТРИДА ТИТАНА ПОВЫСЯТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОПТОВОЛОКОННЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ
Научная Россия (scientificrussia.ru), 19/06/2018

Похожие новости

  • 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.
    818
  • 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.
    357
  • 17/04/2019

    Российские ученые создали «умные» керамические фильтры для промышленности

    ​Российские ученые создали нанокомпозитный материал, который улучшит свойства мембран из электропроводной керамики и электрохимических датчиков. Такие мембраны смогут выборочно выделять и пропускать одни ионы и "отвергать" другие, сообщила пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ).
    391
  • 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).
    1432
  • 06/11/2019

    Как делать наноматериалы из спирта?

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) и Института вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск) нашли новый эффективный способ производства углеродных наноструктур. По словам ученых, технология найдет применение в электронике, химической промышленности и энергетике.
    276
  • 22/02/2019

    В Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН обсудили новейшие разработки для промышленности

    ​На круглом столе, организованном ИТ СО РАН совместно с департаментом промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска, представители науки и производства обсудили новейшие разработки института, а также вопросы и проблемы взаимовыгодного сотрудничества.
    630
  • 24/06/2019

    Новая лаборатория ИК СО РАН примет участие в подготовке кадров для синхротрона

    ​Лаборатория перспективных синхротронных методов исследования, созданная в конце 2018 года в Институте катализа Сибирского отделения РАН, займется разработкой стратегии использования синхротрона и подготовкой кадров для Центра коллективного пользования "Сибирский кольцевой источник фотонов" (ЦКП "СКИФ"), входящего в нацпроект "Наука", сообщил ТАСС директор Института катализа СО РАН Валерий Бухтияров.
    462
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    1165
  • 26/10/2018

    ИСС имени Решетнева и Сибирское отделение РАН будут совместно разрабатывать спутники

    ​​Руководство АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева" (АО «ИСС») и Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) подписало 25 октября программу совместных работ в рамках реализации научно-технического и инновационного сотрудничества на 2019-2024 годы, говорится в информационном сообщении Министерства науки и высшего образования России.
    666
  • 13/04/2018

    Дилатометр измерит деформации космических материалов в вакууме

    Ученые из Института физики им. Л.В. Киренского Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) разработали измерительную ячейку для исследования свойств материалов при температурах близких к абсолютному нулю.
    798