Ученые Института физики им. Л. В. Киренского Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова и Сибирского федерального университета предложили и экспериментально продемонстрировали новый способ формирования структуры фотонного кристалла с улучшенными спектральными характеристиками. Это позволит упростить и удешевить многие оптические устройства, заменив несколько светофильтров одним оптическим элементом. Результаты работы опубликованы в журнале Optics Letters.

Периодичность играет важную роль в окружающем мире. Например, изменчивый цвет крыла бабочки или перламутровая окраска морских раковин определяются периодическим строением их покровных слоев. Подобные структуры с переливчатой окраской существуют не только в живой природе. Полудрагоценный камень опал с самых древних времен очаровывал людей своим изумительным блеском. Для наблюдения таких эффектов необходимо периодическое изменение показателя преломления света (величина, показывающая, насколько световая волна медленнее распространяется в среде по сравнению со скоростью света в вакууме) на поверхности или внутри вещества. Причем масштаб изменений показателя преломления должен быть сопоставим с длиной волны света. Структуры, обладающие такими свойствами, называют фотонными кристаллами.

Обычно фотонный кристалл формируют путем многократного чередования двух типов слоев, отличающихся показателями преломления. Значения показателей преломления и толщины чередующихся слоев подбирают так, чтобы кристалл не пропускал свет в определенном диапазоне длин волн. Этот диапазон длин волн называют фотонной запрещенной зоной. На основе таких кристаллов созданы многослойные диэлектрические зеркала и интерференционные фильтры для выделения одних длин волн и подавления (фильтрации) других. Зеркала и фильтры используют в оптических и спектральных приборах, измерительной и диагностирующей аппаратуре, лазерной, проекционной и осветительной технике.

Исследователи Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН вместе с коллегами предложили новый способ формирования фотонных кристаллов методом «суперпозиции модуляции». Суть метода заключается в формировании пространственной решетки фотонного кристалла путем сложения нескольких гармонических функций (колебаний). Для этого в качестве исходного материала ученые используют поликристаллический кремний и методом электрохимического травления придают ему пористость, варьируя ее от одного слоя к другому. Чтобы сделать кремний прозрачным, структуру отжигают в печи при высокой температуре, окисляя кремний до кварца.

В результате кривая пропускания света полученного фотонного кристалла содержит несколько независимых фотонных запрещенных зон. С помощью такой структуры ученые получают более широкие возможности для спектральной фильтрации света. Все вещества при нагревании имеют характерные спектры электромагнитного излучения, по которым их можно обнаружить и идентифицировать с помощью спектральной аппаратуры даже в крайне малых концентрациях. Для этого используется спектральный анализ, суть которого состоит в разложении света в частотный спектр и измерения интенсивности отдельных линий в нем. Недостатком спектральной аппаратуры являются достаточно большие габариты и ее дороговизна. В ряде случаев требуются достаточно простые, дешевые и компактные устройства для обнаружения и идентификации определенных веществ. Обычно для этих целей используют комбинацию из нескольких оптических фильтров для выделения интересующих спектральных линий или узких спектральных полос.

«Предложенный нашей группой способ позволяет заменить комбинацию нескольких фильтров всего одним элементом. В результате, снижаются потери света на оптических элементах. Устройство становится легче, компактнее и дешевле. Это обеспечивает широкие возможности интегрирования элементов в существующие устройства, в том числе в различные гаджеты и смартфоны, рынок которых постоянно растет, а функционал расширяется», — рассказал заместитель директора Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН, кандидат физико-математических наук Андрей Вьюнышев.

Работа поддержана совместным грантом Российского фонда фундаментальных исследований и Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности.

 Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН

Фото: образец фотонного кристалла.

Источники

Разработка красноярских ученых позволит удешевить многие оптические устройства
НИА Красноярск (24rus.ru), 27/09/2017
Разработка красноярских ученых позволит удешевить многие оптические устройства
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 27/09/2017
Разработка красноярских ученых позволит удешевить многие оптические устройства
НИА Наука (sibscience.com), 28/09/2017
Разработка красноярских ученых позволит удешевить многие оптические устройства - НИА
Fresh-News.org, 28/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
ТАСС, 29/09/2017
Красноярские ученые придумали, как снизить цену на гаджеты
Kp.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые придумали способ снижения цен на гаджеты
Сибирское агентство новостей (krsk.sibnovosti.ru), 29/09/2017
Красноярские ученые усовершенствовали фотонные кристаллы для снижения стоимости гаджетов
Официальный портал Красноярского края (krskstate.ru), 29/09/2017
Сибирские ученые нашли способ сделать смартфоны дешевле
Google Новости ТОП, 29/09/2017
Ученые нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Nordfo.ru, 30/09/2017
Ученые нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
123ru.net, 30/09/2017
Ученые нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
ИА БНК (bnkomi.ru), 30/09/2017
Красноярский край: Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Молодежное информационное агентство (miamir.ru), 30/09/2017
Ученые из РФ нашли способ снизить цены на гаджеты
NewsYou.info, 30/09/2017
Сибирские ученые нашли способ сделать смартфоны дешевле
Sibnet.ru, 30/09/2017
Ученые из Красноярска придумали способ снижения цен на гаджеты
Planetnew.ru, 30/09/2017
Гаджеты и смартфоны могут подешеветь благодаря открытию красноярских ученых
Аргументы и Факты (krsk.aif.ru), 30/09/2017
Гаджеты и смартфоны могут подешеветь благодаря открытию красноярских ученых
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 30/09/2017
В России нашли способ снизить стоимость производства смартфонов
Cont.ws, 30/09/2017
В России нашли способ снизить стоимость производства смартфонов
Око планеты (oko-planet.su), 30/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Top100News (cmk1.ru), 30/09/2017
В России нашли способ снизить стоимость производства смартфонов
123ru.net, 30/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Томский обзор (obzor.westsib.ru), 30/09/2017
Способ падения цен на гаджеты выдумали красноярские ученые
День Украины (ukrday.net), 30/09/2017
Способ падения цен на гаджеты выдумали красноярские ученые
Воронежский курьер (v-kurier.ru), 30/09/2017
Красноярские ученые нашли способ удешевить производство смартфонов
Царьград ТВ (tsargrad.tv), 30/09/2017
Красноярские ученые вскоре смогут удешевить гаджеты
Спутник Новости (news.sputnik.ru), 30/09/2017
Ученые из Красноярска придумали, как сделать гаджеты дешевле
Владимирский городской портал (cod33.ru), 30/09/2017
Красноярские ученые модифицировали фотонные кристаллы для разнообразных девайсов
ЮгБизнесКонсалтинг (ygbc.ru), 30/09/2017
Ученые из Красноярска придумали, как сделать гаджеты дешевле
Новости Киева (kievsmi.net), 30/09/2017
Ученые из Красноярска нашли способ снизить стоимость смартфонов
123ru.net, 30/09/2017
Ученые из Красноярска нашли способ снизить стоимость смартфонов
Экономика сегодня (rueconomics.ru), 30/09/2017
Ученые из Красноярска выдумали, как сделать гаджеты дешевле
Белрынок (belrynokby.ru), 30/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
MTS News (mts.kg), 30/09/2017
Ученые из Красноярска придумали, как сделать гаджеты дешевле
ТК Звезда (tvzvezda.ru), 30/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
Rusevik.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
Gazeta.kg, 29/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
Актуальные новости (actualnews.org), 29/09/2017
Ученые из Красноярска выдумали способ понижения цен на гаджеты
Белрынок (belrynok.ru), 29/09/2017
Ученые из РФ отыскали способ снизить цены на гаджеты
Szaopressa.com, 29/09/2017
В РФ отыскали способ снизить стоимость производства телефонов
AvtoInsider.com, 29/09/2017
Способ уменьшения цен на гаджеты выдумали красноярские ученые
Твой город Псков (tvoygorodpskov.ru), 29/09/2017
Способ уменьшения цен на гаджеты выдумали красноярские ученые
116chelny.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Новости обо всем (newsae.ru), 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Новости@Rambler.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Lenta.Ru, 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Пульс Планеты 24/7 (puls-planety247.ru), 29/09/2017
Ученые из Красноярска придумали способ снижения цен на гаджеты
Vistanews.ru, 29/09/2017
Ученые из Красноярья усовершенствовали фотонные кристаллы для падения стоимости девайсов
163gorod.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты доступнее
Postsovet.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
Чалкан.kg (chalkan.kg), 29/09/2017
Ученые из РФ нашли способ снизить цены на гаджеты
Smsstatus.ru, 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
Dosug.md, 29/09/2017
Красноярские ученые снизят стоимость гаджетов за счет фотонных кристаллов
Jashtar.kg, 29/09/2017
Ученые из РФ нашли способ снизить цены на гаджеты
GFS (grifonsoft.ru), 29/09/2017
Красноярские ученые придумали способ снижения цен на гаджеты
Ziv (ziv.ru), 29/09/2017
Физики из Красноярска нашли способ удешевить гаджеты
123ru.net, 29/09/2017
Физики из Красноярска нашли способ удешевить гаджеты
ИА Восток-медиа, 29/09/2017
Ученые из РФ нашли способ снизить цены на гаджеты: благодаря разработке мобильное устройство станет легче и компактнее
Портал Сибири (itartass-sib.ru), 29/09/2017
Красноярские ученые знают, как снизить цену на гаджеты: они усовершенствовали фотонные кристаллы
Comandir.com, 29/09/2017
Ученые в Сибири обнаружили метод улучшить фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
1nnc.net, 29/09/2017
Ученые из Красноярска выдумали, как сделать гаджеты дешевле
Google Новости ТОП, 29/09/2017
Ученые из РФ отыскали способ снизить цены на гаджеты
NevaInfo.Ru, 29/09/2017
Российские ученые нашли способ удешевления гаджетов
Ichip.ru, 29/09/2017
Ученые из Красноярска выдумали, как сделать гаджеты дешевле
РЫБИНСКonLine (ryb.ru), 29/09/2017
Ученые из Красноярска выдумали, как сделать гаджеты дешевле
123ru.net, 29/09/2017
Красноярские ученые модифицировали фотонные кристаллы для разнообразных девайсов
Утренние новости (morning-news.ru), 29/09/2017
Ученые в Сибири отыскали способ модернизировать фотонные кристаллы для удешевления девайсов
Unionnews.ru, 29/09/2017
Ученые из РФ нашли способ снизить цены на гаджеты
Vladtime.ru, 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Margust (gazeta-margust.ru), 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Новости обо всем (newsae.ru), 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Cokrat.ru, 29/09/2017
Ученые из Красноярска придумали, как сделать гаджеты дешевле
Телеканал 360, 29/09/2017
Сибирские ученые нашли способ сделать смартфоны дешевле
События дня (inforu.news), 29/09/2017
Сибирские ученые нашли способ сделать смартфоны дешевле
Российская газета (rg.ru), 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
VN (vigornews.ru), 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ удешевить гаджеты
123ru.net, 29/09/2017
Ученые в Сибири нашли способ удешевить гаджеты
ИАА УралБизнесКонсалтинг (urbc.ru), 29/09/2017
Красноярские ученые сделают новые гаджеты проще и доступнее
N1 (n1.by), 30/09/2017
Российские ученые нашли способ удешевления гаджетов
123ru.net, 02/10/2017
Российские ученые предложили способ усовершенствования фотонного кристалла
Научная Россия (scientificrussia.ru), 04/10/2017
Ученые в Сибири нашли способ усовершенствовать фотонные кристаллы для удешевления гаджетов
Nanonewsnet.ru, 04/10/2017

Похожие новости

  • 03/11/2018

    Красноярские ученые разработали новый тип управляемых дифракционных решеток

    ​Дифракционные решетки играют центральную роль в интегральной оптике, голографии, оптической обработке данных. Ученые Института физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) и Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета (СФУ) разработали новый способ создания управляемой дифракционной решетки - оптической системы, действие которой основано на явлении световой дифракции (огибания препятствия светом), сообщила пресс-служба СФУ.
    861
  • 20/10/2017

    Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков

     Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН (КНЦ СО РАН) научились синтезировать магнитные наночастицы с ядром из никеля и непроводящей ток углеродной оболочкой.
    954
  • 10/04/2019

    Красноярские ученые открыли новый материал для белых светодиодов

    ​Российско-китайская группа ученых обнаружила и описала новое соединение для производства белых светодиодов, способных оптимизировать процесс выращивания сельскохозяйственных растений. Статья опубликована в Chemical Engineering Journal.
    562
  • 13/08/2019

    Алексей Мацынин: мы перешли некую грань, где физика начинает работать по-другому

    ​Мацынин Алексей Александрович, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН, на протяжении нескольких лет занимается исследованием, способным полностью изменить принцип работы всей электроники, которой мы пользуемся ежедневно.
    286
  • 04/12/2019

    Создана первая российская установка для синтеза тонких оксидных пленок

    ​Красноярские ученые создали установку для формирования прозрачных оксидных пленок с регулируемой толщиной. Благодаря особенностям конструкции, на ней можно быстрее и эффективнее, чем на большинстве зарубежных аналогов устройства, проводить синтез химических покрытий на неорганической основе.
    287
  • 07/03/2019

    Сергей Аксенов: наше исследование – это стартовый этап в создании технологий будущего

    ​Ученые уверены, что век квантовых компьютеров – новых технологий, с помощью которых станет возможным решение задач, неподвластных даже самым мощным современным суперкомпьютерам, уже близок. Но прежде физикам необходимо разрешить ряд трудностей, связанных с их созданием.
    780
  • 13/08/2019

    Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике

    ​Коллектив ученых из Красноярска и Новосибирска разработал метод для определения остаточных деформаций в керамике из титаната бария. Это позволит сохранить её свойства и контролировать качество изделий, производимых из этого материала.
    427
  • 08/12/2018

    Обнаружены уникальные магнитные свойства соединения свинца и марганца

    ​Сотрудники Института физики имени Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) вместе с коллегами из Сибирского федерального университета (СФУ) изучили свойства ферромагнетика PbMnBO4.
    958
  • 21/04/2017

    Красноярские физики получили нанодисперсные порошки для создания аккумуляторов водорода

    Ученые Сибирского федерального университета и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН разработали технологию синтеза нанодисперсных порошков магния, которые могут стать перспективным материалом для изготовления аккумуляторов водорода для автомобильного транспорта.
    1854
  • 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.
    903