Иновация

Учените измислят „невидим“ метаматериал с режим на бонус отражение

Учените измислят „невидим“ метаматериал с режим на бонус отражение


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Международен изследователски екип е предложил създаването на нов метаматериал с регулируеми оптични свойства - без необходимост от механично (или ръчно) въвеждане - което може да подобри надеждността на оптичното устройство, като същевременно намали производствените разходи, според статия, публикувана в списаниетоOptica.

СВЪРЗАНИ: ОЧАКВАТ СЕ ПЛАСТИНИ ЗА НЕВИДИМОСТ, КОИТО СА ПРОСТО ЗА ФИЛМ

„Невидим“ метаматериал на хоризонта

Ускореното развитие във физиката и науката за материалите през последните десетилетия донесе на обществото широк спектър от налични материали. Но сега тези, които проектират сложни устройства, са по-малко ограничени от ограниченията на традиционните материали като метали, стъкло, дърво или минерали. Това е мястото, където метаматериалите - изучавани в университета ITMO и другаде - отварят нови възможности за нови приложения.

Състоящи се от сложни периодични структури, метаматериалите са относително независими от свойствата на техните съставни компоненти и могат да имат обемни или плоски структури. Последните се наричат ​​метаповърхности.

"Метаповърхностите ни позволяват да постигнем много интересни ефекти при манипулирането на светлината", каза старши изследовател от Катедрата по физика и инженерство на Университета ITMO Иван Синев предОптика. "Но тези метаповърхности имат един проблем: как те взаимодействат със светлината, се решава точно в момента, когато проектираме тяхната структура. Когато създаваме устройства за практическа употреба, бихме искали да можем да контролираме тези свойства не само в началото, но и по време на използвайте също. "

Коване на нови „метаповърхности“

Докато търсят материали, подходящи за адаптивни оптични устройства, изследователите на университета ITMO използват значителния си опит в работата със силициеви метаповърхности, за да обединят усилията си с колегите си от Университета в Ексетър в Обединеното кралство, които също имат голям опит в работата с материали с фазова промяна Един такъв материал е германиевият антимонов телурид (GeSbTe), който се намира в DVD-та.

„Направихме изчисления, за да видим как ще изглежда този нов композитен материал“, каза Павел Трофимов, докторант във физическия и инженерния отдел, на Optica. „Имаме включен GeSbTe, вграден като вещ слой между два слоя силиций. Това е нещо като сандвич: първо покриваме празен субстрат със силиций, след това поставяме слой от материал за промяна на фазата и след това още малко силиций. "

След това учените използват метод за електронна лъчева литография, за да преобразуват новослойната структура в метаповърхност. И накрая, това се превърна в набор от микроскопични дискове, за да се подложи на тестване в лабораторията - за да се види колко добре манипулира светлината.

Промяна на фазата: невидим ред, хаотично отражение

Точно както очакваха изследователите, комбинацията от два материала в сложна периодична структура създаде важна функция: нивото на прозрачност на новомодната повърхност може да бъде променено по време на експеримента. Това се дължи на силициев диск в близката инфрачервена област с два оптични резонанса - което му позволява силно да отразява инфрачервените лъчи, насочени към повърхността му. Слоят на GeSbTe дава на учените способността да "изключват" един от двата резонанса, което прави диска почти прозрачен за светлина в близката инфрачервена част на спектъра.

Материалите, способни на фазова промяна, имат две състояния: едното е кристално и включва молекули, подредени в подредена структура, докато другото е аморфно състояние. Когато слоят GeSbTe в центъра на метаматериала е подреден в кристално състояние, вторият резонанс изчезва - когато е аморфен, дискът ще отразява IR лъчи.

„За да превключваме между двете метаповърхностни състояния, използвахме достатъчно мощен импулсен лазер“, каза Павел Трофимов наОптика. "Като фокусираме лазера върху нашия диск, ние можем да извършим превключването сравнително бързо. Кратък лазерен импулс загрява слоя GeSbTe почти до точката на топене, след което бързо се охлажда и става аморфен. Ако го подложим на поредица от кратки импулси, той се охлажда по-бавно, като се установява в кристално състояние. "

Свойствата на новата метаповърхност отварят вратата за различни приложения. Най-интересното е създаването на лидари - устройства, които сканират пространство чрез излъчване на инфрачервени импулси и след това получават отразени лъчи. Принципът на създаването на този метаматериал може също така да подобри производството на специални ултратънки фотографски лещи, като тези, които всички ние използваме в смартфон камери.

Докато науката за материалите продължава да трупа пробиви, разширяващият се свят на модерната електроника - от потребителски смартфони до усъвършенстван военен хардуер - може да прави първите си стъпки в голяма индустриална революция.


Гледай видеото: Патрик Мур - Силата на Истината български субтитри (Октомври 2022).