МОСКВА, 12 ноября. /ТАСС/. Российские и китайские физики разработали уникальную наноструктурированную поверхность, которая позволяет динамическим образом управлять поляризацией света при помощи тепла. Это открывает путь к созданию перестраиваемых оптических компонентов, сверхбыстрых модуляторов света и высокочувствительных сенсоров нового поколения, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
"Мы продемонстрировали, что можно управлять светом с помощью другого луча, который нагревает нужный участок. Это основа для полностью оптических переключателей и модуляторов. Кроме того, такая чрезвычайная чувствительность к температуре делает нашу разработку идеальной платформой для создания сверхточных сенсоров, способных улавливать тысячные доли градуса", - пояснила исследователь из МФТИ (Долгопрудный) Полина Зорина, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Как объясняют ученые, поляризованные электромагнитные волны активно используются в работе большого числа оптических и оптоэлектронных устройств, которые широко применяются при создании сенсоров, дисплеев и систем связи. Как правило, для получения поляризованного излучения используются материалы с специально подобранными магнитооптическими свойствами, природа которых остается неизменной после их обработки.
Это в значительной степени мешает ученым создавать оптические устройства, способные менять поляризационные характеристики света "на лету" и перестраивать свою работу. Исследователи из МФТИ, Российского квантового центра, МГУ имени Ломоносова и Университета электронных наук и технологий Китая выяснили, что эту проблему можно обойти при помощи созданной ими метаповерхности.
Сверхбыстрое управление светом
Так ученые называют рукотворные структуры из множества наночастиц или других миниатюрных элементов, которые могут необычным образом взаимодействовать со светом или другими волнами. В данном случае исследователи создали своего рода наноразмерный "бутерброд", состоящий из подложки из феррит-ранта, магнитного материала с необычными свойствами, и нанесенного на нее набора из множества кремниевых "столбиков" диаметром в 280 нанометров.
Как отмечают физики, эти кремниевые наноцилиндры работают как резонаторы, захватывая свет и многократно усиливая его взаимодействие с магнитной пленкой. Благодаря этому даже слабые собственные магнитооптические эффекты пленки многократно возрастают на определенных резонансных длинах волн, что позволяет очень гибко манипулировать поляризацией света, нагревая пленку до температуры от 21 до 215 градусов Цельсия.
"Нам удалось "оживить" метаповерхность, сделав ее управляемой. Нагрев немного меняет оптические свойства кремния и граната, но из-за резонансной природы нашей структуры даже эти малые изменения приводят к гигантскому сдвигу в магнитооптическом отклике. Мы смогли не просто "приглушить" или "усилить" эффект, а полностью инвертировать его знак, что ранее было невозможно сделать в динамическом режиме", - подытожила Зорина.