Home » Исследователи демонстрируют новый способ «сжать» инфракрасный свет

Исследователи демонстрируют новый способ «сжать» инфракрасный свет

Исследователи впервые продемонстрировали, что определенный класс оксидных мембран может ограничивать или «сжимать» инфракрасный свет — открытие, которое открывает перспективы для технологий инфракрасной визуализации следующего поколения. Тонкопленочные мембраны удерживают инфракрасный свет гораздо лучше, чем объемные кристаллы, которые являются признанной технологией ограничения инфракрасного света.

«Тонкопленочные мембраны поддерживают желаемую инфракрасную частоту, но сжимают длины волн, позволяя устройствам формирования изображения захватывать изображения с большим разрешением», — говорит Инь Лю, соавтор статьи об этой работе и доцент кафедры материаловедения и инженерное дело в Университете штата Северная Каролина.

«Мы продемонстрировали, что можем ограничить инфракрасный свет 10% его длины волны, сохраняя при этом его частоту. Это означает, что количество времени, необходимое для цикла длины волны, одинаково, но расстояние между пиками волны гораздо ближе друг к другу. Методы объемных кристаллов ограничивают инфракрасный свет примерно 97% его длины волны».

«Раньше такое поведение было только теоретическим, но мы смогли впервые продемонстрировать его экспериментально благодаря как способу изготовления тонкопленочных мембран, так и нашему новому использованию синхротронной спектроскопии ближнего поля», — говорит Жуйцзюань Сюй, соруководитель автор статьи и доцент кафедры материаловедения и инженерии в штате Северная Каролина.

В этой работе исследователи работали с перовскитными материалами переходных металлов. В частности, исследователи использовали импульсное лазерное осаждение для выращивания кристаллической мембраны титаната стронция (SrTiO3) толщиной 100 нанометров в вакуумной камере. Кристаллическая структура этой тонкой пленки имеет высокое качество, а это означает, что она имеет очень мало дефектов. Затем эти тонкие пленки снимали с подложки, на которой они были выращены, и помещали на поверхность оксида кремния кремниевой подложки.

Затем исследователи использовали технологию усовершенствованного источника света Национальной лаборатории Лоуренса Беркли для проведения синхротронной спектроскопии ближнего поля на тонкой пленке титаната стронция, когда она подвергалась воздействию инфракрасного света. Это позволило исследователям зафиксировать взаимодействие материала с инфракрасным светом на наноуровне.

Read more:  Новый роман Переса-Реверте: Первая глава нового романа Артуро Переса-Реверте

Чтобы понять, что узнали исследователи, нам нужно поговорить о фононах, фотонах и поляритонах. Фононы и фотоны — это способы перемещения энергии через материалы и между ними. Фононы — это, по сути, волны энергии, вызванные вибрацией атомов. Фотоны — это, по сути, волны электромагнитной энергии. Вы можете думать о фононах как о единицах звуковой энергии, тогда как фотоны — это единицы световой энергии. Фононные поляритоны — это квазичастицы, которые возникают, когда инфракрасный фотон соединяется с «оптическим» фононом — то есть с фононом, который может излучать или поглощать свет.

«Теоретические статьи выдвинули идею о том, что мембраны из оксида перовскита переходных металлов позволят фононным поляритонам ограничивать инфракрасный свет», — говорит Лю. «И наша работа теперь демонстрирует, что фононные поляритоны действительно удерживают фотоны, а также не позволяют фотонам выходить за пределы поверхности материала.

«Эта работа создает новый класс оптических материалов для управления светом в инфракрасном диапазоне, который имеет потенциальное применение в фотонике, датчиках и управлении температурным режимом», — говорит Лю. «Представьте себе, что вы можете разработать компьютерные чипы, которые могли бы использовать эти материалы для отвода тепла путем преобразования его в инфракрасный свет».

«Эта работа интересна еще и потому, что продемонстрированная нами технология создания этих материалов означает, что тонкие пленки можно легко интегрировать с самыми разными подложками», — говорит Сюй. «Это должно облегчить внедрение материалов во множество различных типов устройств».

Исследование проводилось при поддержке Министерства энергетики США, Управления фундаментальных энергетических наук, Отдела материаловедения и инженерии, по контракту №. DE-AC02-76SF00515; и Национальным научным фондом по гранту № 2340751.

2024-06-11 00:46:37


1718067517
#Исследователи #демонстрируют #новый #способ #сжать #инфракрасный #свет

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.