Рейтинг@Mail.ru
"Луч-бублик" помог физикам из России создать идеальные наноиглы - РИА Новости, 31.05.2018
Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
Супертег Наука 2021январь
Наука

"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
Читать ria.ru в
Дзен

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 Мебиуса

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.

 
 
 
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии,
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Обсуждения
Заголовок открываемого материала