МОСКВА, 11 окт – РИА Новости. Американские физики создали необычную наноструктуру, которая поглощает свет и преобразует его энергию в механические колебания, что можно использовать для создания световых компьютеров и сверхточных часов, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.
"Большие световые потери, которые характерны для метаматериалов, обычно считается их неприятным побочным свойством при использовании наноматериалов в фотонике и в системах передачи информации. Нам удалось найти такое применение этим материалам, которые превращают данный недостаток в главное преимущество", — заявил Эртюгрюль Чубукчи (Ertugrul Cubukcu) из университета Калифорнии в Сан-Диего (США).
Наночастицы и тонкие полоски из некоторых металлов, к примеру, золота или серебра, способны поглощать видимый свет и передавать его дальше в виде других форм электромагнитного излучения. В это время на поверхности металла возникают так называемые плазмоны — коллективные колебания электронов, способные поглощать и испускать энергию в виде световых волн.
Одним из самых ярких примеров работы плазмонов считается древнеримский кубок Ликурга — сосуд из стекла, меняющего прозрачность в зависимости от освещения. Другие примеры их работы — микроволновый "плащ-невидимка", созданный в 2014 году, и прозрачный футуристический дисплей на плазмонах, созданный в MIT.
Чубукчи и его коллеги из университета Пенсильвании в Филадельфии (США) научились использовать плазмоны не только для того, чтобы преобразовать один вид электромагнитного излучения в другой, но и для трансформации их в другие виды колебаний.
Для этого ученые соединили "лес" из плазмонных резонаторов в виде наноантенн из золота с небольшой пластинкой-"бутербродом" из двух слоев золота и нитрида кремния и металлической подложки, играющей роль отражателя.
Когда свет падает на "частокол" из наночастиц золота, они поглощают его и превращают в тепло. Это тепло попадает внутрь "бутерброда" и оба материала – и золото, и нитрид кремния – начинают прогреваться. Так как металл поглощает тепло и расширяется быстрее, чем нитрид кремния, пластинка изгибается, в результате чего вся эта конструкция отдаляется от отражателя, и наночастицы начинают резко поглощать меньше света.
В результате этого металл и нитрид кремния охлаждаются, и "бутерброд" заново выпрямляется и возвращается на место, начиная новый цикл колебаний. Частотой и силой этих вибраций, как объясняют ученые, можно легко управлять, пропуская ток через наночастицы.
Подобные резонаторы, как считают ученые, имеют массу практических применений – их можно применять для создания сверхточных световых часов, датчиков вибраций и давления, а также в качестве одного из компонентов световых компьютеров, который позволит инженерам и ученым фильтровать свет и избирательно пропускать его.
