Российские ученые совершили революционное открытие в нанофотонике

В одной из лабораторий Московского физико-технического института. Архивное фото
Исследователям впервые удалось произвести нанофотонные компоненты на основе меди, которые по своим характеристикам не уступают аналогам из золота.

МОСКВА, 18 фев – РИА Новости. Исследователи из Московского физико-технического института впервые экспериментально продемонстрировали, что нанофотонные компоненты на основе меди могут успешно работать в фотонных устройствах, ранее считалось, что необходимыми для этого свойствами обладают только компоненты на основе золота и серебра. Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале NanoLetters.

Революционное для фотоники и компьютеров будущего открытие сделали исследователи из лаборатории нанооптики и плазмоники центра наноразмерной оптоэлектроники МФТИ. Им впервые удалось произвести нанофотонные компоненты на основе меди, которые по своим характеристикам не уступают аналогам из золота. Примечательно, что медные компоненты были произведены учеными в рамках стандартного технологического процесса, используемого для производства большинства современных микросхем. Это означает, что именно медные нанофотонные компоненты смогут в самом ближайшем будущем стать основой для энергоэффективных источников излучения, сверхчувствительных сенсоров и датчиков, а также высокопроизводительных оптоэлектронных процессоров, работающих на нескольких тысячах ядер.

Уникальный материал для наноэлектронных устройств
Ученые создали уникальный материал для наноэлектронных устройств
Открытие было сделано в рамках так называемой нанофотоники – области, исследований, работающей в том числе над тем, чтобы заменить существующие в вычислительных устройствах компоненты на более совершенные за счет использования фотонов вместо электронов. Однако, в то время как основной компонент современной электроники, транзистор, может быть уменьшен до нескольких единиц нанометров, дифракция света ограничивает минимальные размеры фотонных компонентов величиной приблизительно равной длине волны света (порядка 1 микрометра). Несмотря на фундаментальность этого так называемого дифракционного предела, его возможно преодолеть используя металл-диэлектрические структуры и создать действительно наноразмерные фотонные компоненты. Во-первых, большинство металлов обладают отрицательной диэлектрической проницаемостью на оптических частотах, и свет не может в них распространяться, проникая на глубину всего лишь около 25 нанометров. Во-вторых, свет может быть преобразован в поверхностные плазмон-поляритоны, поверхностные волны распространяющиеся вдоль поверхности металла. Таким образом становится возможным перейти от привычной трехмерной к фактически двумерной фотонике на основе поверхностных плазмонов, известной как плазмоника, и управлять светом уже на масштабах порядка 100 нанометров, т.е. далеко за дифракционным пределом.

Ранее считалось, что для создания эффективных фотонных металл-диэлектрических наноструктур могут использоваться только два металла – золото и серебро, – в то время как все остальные металлы характеризуются настолько большим поглощением, что не могут быть альтернативой этим двум материалам. Однако на практике создавать компоненты на основе золота и серебра не представляется возможным, потому что оба металла, будучи "благородными", практически не вступают в химические реакции, а значит, из них крайне трудно, дорого и в большинстве случаев просто невозможно создавать наноструктуры – основу современной фотоники.

Исследователи из МФТИ нашли решение этой проблемы. На основании обобщения теории для так называемых плазмонных металлов они еще в 2012 году выяснили, что медь как оптический материал может не только составить конкуренцию золоту, но и превзойти его. В отличие от золота, медь можно довольно легко структурировать, использую жидкостное или плазменное травление, и создавать на ее основе наноразмерные компоненты, которые легко интегрируются в фотонные или электронные интегральные схемы на основе кремния.

Исследователям понадобилось более двух лет, чтобы закупить необходимое оборудование, разработать технологический процесс, изготовить образцы, провести множество независимых измерений и экспериментально подтвердить эту гипотезу. "В результате нам удалось создать медные чипы, оптические свойства которых ни в чем не уступают золотым аналогам, – приводит пресс-служба МФТИ слова лидера исследования Дмитрия Федянина. — Более того, мы добились этого в производственном цикле, совместимом с КМОП-технологией, которая является основой всех современных интегральных схем, включая микропроцессоры. Это своего рода революция в нанофотонике".

Эти исследования создают фундамент для начала практического использования медных нанофотонных и плазмонных компонентов, которые уже в ближайшем будущем будут использованы при создании светодиодов, нанолазеров, высокочувствительных сенсоров и датчиков для мобильных устройств, высокопроизводительных оптоэлектронных процессоров, насчитывающих до нескольких десятков тысяч ядер, для видеокарт, персональных компьютеров и суперкомпьютеров.

РИА Наука
Обсуждение
22 пользователя оставили 22 комментария
  • Хорошая новость - из тех, которыми должны пестрить основные полосы ежедневных газет.
    10:46
    18.02.2016
  • Реально круто. На старых технологических линиях 20 века делать продукцию 21-го
    11:05
    18.02.2016
  • Ой молодцы!!!Молодцы,премию выдать незамедлительно!
    12:12
    18.02.2016
  • Ну хоть золото станет немного дешевле, а то на бирже постоянно падает в цене в реале же изделия из золота как всегда очень дороги.
    13:15
    18.02.2016
  • Патентовать срочно, пока не украли.
    13:35
    18.02.2016
  • Браво российским алхимикам!!! Это реально круто!
    14:20
    18.02.2016
  • более веротным следует признать использование оптических технологий для связи отдельных элементов микросхем. Предствьте себе сферу, на внутренней поверхности которой размазаны элементы. Световые лучи не мешают друг другу и элементы могут связываться с тысячами других одновременно без помех и ограничений, присущих современным материнским платам.
    17:28
    18.02.2016
  • Отлично поработали, сделали прорыв которой в наше время так был необходим, только бы не стали затягивать с внедрением в производство. А то у нас любят положить прорывные технологии в долгий ящик.
    17:58
    18.02.2016
  • Алхимия в действии!
    18:12
    18.02.2016
  • Молодцы ученые. А РОСНАНО Чубайса и его команду поувольнять к едрене фене всех, т.к. толку от них никакого, а денег жуют и воруют - просто диву даемся.
    18:18
    18.02.2016
  • Это в продолжение темы о фотонных компьютерах и фотонных радарах позволяющих уменьшить их размеры в разы или это та же тема .
    19:41
    18.02.2016
  • отработать технологию и срочно в производство
    20:46
    18.02.2016
  • Ну что? Матрица не за горами!)))
    20:52
    18.02.2016
  • главное, чтобы опять кто-нито типа Интел патент не выкупил и под сукно не положил.
    22:31
    18.02.2016
  • Что то так подробно расписали здесь, надеюсь хоть запатентовали?
    02:09
    19.02.2016
  • ринат,
    вообще-то именно за это нужно номинировать на нобелевскую, а не за какие-то там гравитационные волны, т.к. от этого открытия реальная польза
    09:20
    19.02.2016
  • Ну вот и медь вспомнили, что была дороже золота... Ждем контрактов... А без смеха - пора выходить на мировой рынок фотонными компами.
    13:10
    19.02.2016
  • Теперь дело за малым - пустить в производство, а то все усилия будут зря. Вот теперь мы можем свои компьютеры делать. Давайте все дружно взялись и навалились. Вчера было рано, завтра будет поздно. Сейчаааас.
    13:32
    19.02.2016
  • А где же наши Роснанотехнологии с Чубайсом, у которых денег столько, что их и девать некуда? Было бы справедливо, передать часть средств из Роснано в МФТИ.
    14:30
    19.02.2016
  • И как же они обошлись бе Роснано и г-на Чубайса? Ах да, Чубайс занят раздачей денег Роснано своим подчиненным и по этой уважительной причине не может раздавать деньги каким-то ученым из Московского физико-технического института, которые занимаются неизвестно ему, Чубайсу, чем.
    18:09
    19.02.2016
  • Жаль, что такие новости (а их немало) ныне остаются где-то на задворках новостных полос СМИ.
    18:40
    19.02.2016
  • Ни хрена не понял, но Калина на фотонной тяге - это круто!!!
    00:21
    20.02.2016
Партнеры



Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.