17
Календарь конференций
  • 1 февраля – 13 апреля

    Универсиада «Ломоносов» по современным проблемам биологии

  • 8 февраля

    Международный круглый стол "Популяризация студенческой науки: от СМИ до SMM"

  • 13 ноября – 8 февраля

    Международный конкурс на лучшую научную работу «Аrs Sacra Audit»

  • 1 ноября – 1 марта

    Универсиада «Ломоносов» по лингвистике, регионоведению и культурологии

  • 31 марта

    Ежегодный Фестиваль школьных средств массовой информации на факультете журналистики МГУ

Все конференции
Конкурсы на замещение должностей научных и педагогических работников
Мероприятия для школьников и учителей
«Университет без границ»
Программы поддержки талантливой молодежи
Гранты Президента РФ
Олимпиады школьников и универсиады в МГУ
Программы дополни-
тельного образования
21/12/17

Физики из МГУ разработали и изучили новые композитные материалы для управления светом

Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с австралийскими коллегами разработали новые композитные материалы и изучили их магнитооптические свойства. Благодаря уникальному составу материала ученые могут найти новые возможности в управлении фотонными устройствами. Результаты исследований были опубликованы в журнале ACS Photonics.

Фотонные устройства — это аналоги электронных устройств, в которых вместо электронов используются кванты электромагнитного поля — фотоны. Для эффективного (энергетически более выгодного) управления такими устройствами учёным нужны метаматериалы, которые обладают магнитными свойствами и малыми резистивными потерями. Метаматериалы — это композитные материалы, которые обладают уникальными свойствами не за счёт свойств составляющих его элементов, а благодаря искусственно созданной периодической структуре.

«Работа посвящена изучению магнитооптических эффектов в метаматериалах, совмещающих в себе свойства полностью диэлектрических структур с особенностями магнитных сред и дающих благодаря этим свойствам новые возможности и преимущество в управлении светом. Изучаемый эффект интенсивностный: он проявляется в изменении интенсивности электромагнитного излучения, прошедшего через исследуемый образец при наличии внешнего магнитного поля», — рассказали авторы статьи Мария Барсукова и Александр Мусорин, научные сотрудники кафедры квантовой электроники отдела радиофизики физического факультета МГУ.

Разработанный материал — это субмикронная метаповерхность, которая представляет собой массив кремниевых нанодисков с магнитными дипольными резонансами, покрытыми тонкой пленкой никеля и расположенными на прозрачной подложке из диоксида кремния. Возможность управлять светом на наномасштабах с помощью таких систем обусловлена сильной локализацией в них электромагнитного поля. Разработанная метаповерхность увеличивает эффективность управления светом с помощью внешнего магнитного поля. Учёные отмечают, что управление откликом таких объектов с помощью внешнего магнитного поля более выгодно, чем управление с помощью электрического поля, потому что нет потерь на нагрев, которые вызваны электрическим током.

Используя накопленный опыт, авторы придумали идею, проверили её при помощи численных расчётов и оптимизировали параметры. После этого один из соавторов изготовил в Австралии образец методами плазмохимического осаждения и электронно-лучевой литографии. Далее на оборудовании МГУ учёные провели экспериментальные исследования, которые подтвердили эффекты, обнаруженные в ходе численного расчёта.

Полученные результаты являются основой для активных невзаимных фотонных наноструктур и метаповерхностей. Активные структуры — это объекты, оптические свойства которых можно изменять под внешним воздействием. В невзаимных материалах проходящий среду световой луч удваивает эффект, а не отменяет накопленный.

«Полученные в рамках данной работы результаты позволят создать компактные оптические устройства и интегрировать их на фотонном наночипе с последующим применением в будущих оптических микросхемах и в адаптивной оптике. Усиление магнитооптического отклика в предложенных структурах может быть использовано при создании магнитооптических модуляторов и изоляторов», — добавили учёные.

Результаты данной работы также можно использовать для активных устройств плоской оптики и высокочувствительных сенсоров на их основе. Это легкие и тонкие аналоги таких объёмных оптических элементов, как линзы, фазовые маски, поляризаторы.

Рассказать об открытии можно, заполнив следующую форму.