Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на

"Луч-бублик" помог физикам из России создать идеальные наноиглы

© University at BuffaloТак художник представил себе луч лазера, закрученный в спираль
Так художник представил себе луч лазера, закрученный в спираль

МОСКВА, 31 мая – РИА Новости. Физики из России и Японии случайно научились изготовлять сверхтонкие иглы толщиной в несколько десятков атомов, экспериментируя с лазерными лучами, закрученными в бублик. "Инструкции" по их сборке были представлены в журнале Applied Physics Letters.

Ученые в кривом зеркале (компьютерная модель)
Физики нашли способ обойти законы оптики с помощью нанотехнологий
"Свойства этих игл – коэффициент отражения, трение, прочность каталитические характеристики – кардинально отличаются от гладкой поверхности. Это позволяет создавать уникальные приборы. Например, метаповерхности с "неправильным" коэффициентом отражения могут служить основой наносенсоров, светящихся в присутствии определенных молекул", — рассказывает Наиль Иногамов из Института теоретической физики РАН в Москве.

Луч света, как выяснили физики примерно два десятка лет назад, может представлять собой не только структуру, похожую по форме на прямую линию, но и на спираль и даже ленту Мебиуса. Если подсветить такими лучами любую произвольную поверхность, то они будут оставлять не круглые пятна света, а своеобразные "бублики" и другие геометрические фигуры, в центре которых царит темнота.

Подобные необычные формы света сегодня интересуют ученых по той причине, что они позволяют передавать информацию в несколько раз быстрее, чем обычные "прямые" пучки фотонов, и создавать различные "притягивающие лучи" и прочие экзотические конструкции.

Российские и японские ученые нашли новое неожиданное применение подобным лучам-"бубликам", пытаясь понять, почему пучки рентгена постепенно разрушают многослойные зеркала, применяемые для их фокусировки в телескопах и приборах, позволяющих получать фотографии молекул с атомным разрешением.

Так художник представил себе луч света, закрученный в ленту МебиусаРезультаты эксперимента по закручиванию света в ленту Мебиуса
Физики впервые смогли закрутить луч света в ленту МебиусаПодобные световые ленты имеют массу применений. К примеру, их можно использовать для изготовления линз, чья поверхность будет экзотически взаимодействовать со светом. Помимо этого, оптические "ленты Мебиуса" могут помочь ученым создать фильтры, которые будут, как своеобразный "трафарет", пропускать только определенные виды молекул.

Изначально Иногамов и его коллеги использовали источники "обычного" рентгена, обстреливая ими образцы зеркал, однако через некоторое время они перешли на "закрученные" пучки излучения, надеясь избежать появления своеобразных "кратеров" на отражающей поверхности.

К большому удивлению физиков, этого не произошло. На месте кратера появилась выемка в форме кольца, в центре которой возникла сверхтонкая игла из того материала, из которого было изготовлено зеркало. Ее появление озадачило ученых, и им пришлось создать компьютерную модель этого процесса для раскрытия механизма ее рождения.

Как показали эти расчеты, "закрученный" лазерный импульс длиной в триллионные доли секунды создавал область гигантского давления в той зоне, где его "бублик" касался поверхности зеркала, что особым образом влияло на поведение двух основных его компонентов – золота и хрома.

Огромные давления и температуры заставляли и тот, и другой металл расплавиться, но при этом золото нагревалось в четыре раза быстрее. По этой причине большая часть его превращалась в пар, тогда как хром оставался жидким.

Ученые раскрыли секрет золотой окраски жуков-скарабеев
Физики: жуки-скарабеи помогут ускорить интернет в несколько раз

"Получается что-то похожее на сильно накачанное колесо, внутри которого под эластичной покрышкой из расплава хрома находится золотой пар под огромным давлением", — добавляет Василий Жаховский, коллега Иногамова.

Этот пар, в свою очередь, толкал хромовую "покрышку" в сторону центра "бублика", где температуры оставались низкими из-за того, что энергия луча туда не попадала, и затем растягивал ее. Постепенно там возникала своеобразная игла из хрома, имевшая идеальную форму и толщину в несколько десятков атомов.

Подобный прием, как объясняет Жаховский, позволяет производить компоненты микросхем с рекордно малой толщиной – 2-4 нанометра, что пока недоступно даже для самых передовых систем изготовления микроэлектроники. Помимо этого, эти иглы уже сейчас можно использовать в качестве наноантенн и сверхчувствительных датчиков света и электрических полей, а излучатели "закрученного рентгена — для прямой "печати" микросхем.

Оценить 14
Рекомендуем
РИА
Новости
Лента
новостей
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала