Лазерный мир

Красноярские ученые предложили новую структуру для управления светом, сообщает Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН. Благодаря ее конструкции, включающей в себя зеркала, жидкие кристаллы и золотые наночастицы, можно поглощать до 100 % света и создавать инновационные оптические материалы и устройства. Например, идеальный стопроцентный поглотитель света.

Для разработки современных устройств солнечной энергетики, датчиков и излучателей, фотоприемников и лазеров необходимо проектировать и создавать новые функциональные элементы оптических устройств.

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» предложили новую структуру для управления светом на микроуровне. Ее конструкция позволяет поглощать свет на 100 %. Это открытие может стать важным шагом в развитии солнечной энергетики и других областей, где требуется эффективное преобразование световой энергии.

Ученые создали оптическую структуру, которая состоит из анизотропного зеркала, окруженного хиральным материалом —холестерическим жидким кристаллом, и метаповерхности — золотых наночастиц прямоугольной формы.

«Использование анизотропных зеркал, холестических жидких кристаллов и метаповерхности, состоящей из золотых нанокирпичей, отделенных от непрозрачной золотой подложки слоем диоксида кремния, обеспечивает уникальное сочетание оптических свойств, таких как управление поляризацией света, оптическая активность и плазмонный резонанс. Это позволяет создавать структуры с высокой степенью контроля над световыми волнами, что может привести к созданию новых, более эффективных и компактных устройств в области солнечной энергетики», — пояснил научный сотрудник лаборатории фотоники молекулярных систем Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН Рашид Бикбаев.

Исследователи обнаружили, что в точке критического взаимодействия между модами поглощение света достигает 100 %. Разработанная оптическая структура может применяться в области солнечной энергетики, где важно максимально эффективно преобразовывать солнечный свет в электричество.

«Мы обнаружили, что при определенных значениях периода метаповерхности она начинает поглощать свет очень эффективно. Это происходит, когда выполняется определенное условие, которое называется критическим условием связи. Когда критическое условие связи выполняется, свет взаимодействует с метаповерхностью таким образом, что она поглощает его практически полностью. Таким образом, предложенная структура для управления светом на микроуровне позволяет поглощать световые волны на 100 %, что делает ее идеальным поглотителем счета. Эта характеристика является ключевым аспектом для повышения эффективности работы фотоприемников, датчиков, лазеров и других устройств», — рассказала Наталья Рудакова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории фотоники молекулярных систем Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН.

Результаты исследования опубликованы в журнале Photonics.

Источник: https://polit.ru/articles/pro-science/ps_photonics/