Лазерный мир

Георгий Зограф, аспирант физико-технического факультета Университета ИТМО:

Нанофотоника – это большая наука с широким диапазоном применения: это и телевизоры на квантовых точках, и оптические волокна для интернета, и солнечные батареи. Заниматься всем в нанофотонике невозможно. Я занимаюсь оптическим нагревом.

У нас в лаборатории есть два лазера. С помощью лазера №1 мы можем печатать наночастицы. Например, мы умеем делать частицы из золота, серебра, кремния. Есть и лазер №2. И его огромный бонус в том, что он не наносит абсолютно никакого вреда человеку и умеет нагревать наночастицы золота. Как это происходит? Золото – это металл, то есть у него есть много свободных электронов, которые хорошо поглощают свет, преобразуя его в тепло. То есть мы можем светом активировать нанопечку. Она в сто раз меньше, чем живая клетка организма. И ученые-биологи нашли применение ей в медицинских целях, в том числе для терапии раковых опухолей.

Возьмем бедную мышку. У нее есть опухоль. Биологи каким-то образом прикрепляют к опухоли нашу наночастицу. Затем на нее светит лазер №2, частицы начинают греться и выжигают раковые клетки. Вроде круто, но, если подумать, как мы будем контролировать температуру нагрева, чтобы не выжечь заодно и здоровые клетки? Нужен нанотермометр. Для этого из подручных материалов подошел кремний. Это хороший материал… Но помните, что, когда ученый говорит «материал хорош», это в 90% случаев значит, что он просто у него есть.

Но это шутки, конечно. Кремний – непростой материал. Он используется в науке от электроники до медицины. Это такой сеньор Si, который на все отвечает «да», в том числе и на нашу проблему. Когда свет лазера №2 попадает на кремний, возбуждаются некоторые колебания, которые мы можем регистрировать и по ним определять температуру нагрева.

Казалось, проблема решена: просто «поженим» золото и кремний. Но не все так просто. Мы попытались поместить золото внутрь кремниевой оболочки, но в этом случае кремний хорошо отводил от золота тепло. Попытались сделать и наоборот, но золото экранировало все колебания от кремния. И тогда мы попробовали просто взять частицы кремния и поместить их под лазер: и вышло, что кремний сам стал нагреваться и, в то же, мы могли смотреть частоту колебаний, чтобы определять температуру нагрева. То есть в одном кремнии мы получили и градусник, и нагреватель.

Источник: http://news.ifmo.ru/ru/education/trend/news/7309/