В MIT разработана платформа на базе фотонных кристаллов, позволяющая манипулировать светоизлучением органических молекул, многократно усиливая его в одном направлении. Она представляет собой пластину с периодически расположенными отверстиями – фотонно-кристаллическая поверхность – на которой размещаются органические молекулы.

Под действием быстрых и направленных каналов эмиссии, называемых «резонансами», указанные молекулы вместо обычного изотропного (всенаправленного) излучения посылают свет только в определенном направлении.

Было установлено экспериментально, что данный эффект начинает действовать когда органические молекулы оказываются на расстоянии менее 100 нс от фотонно-кристаллической поверхности – длина волны излучения остается прежней, но его диаграмма из сферической превращается в узкий конус.

Фотонный кристалл изменяет взаимодействие органических молекул со светом

По заявлению ученых MIT, эта платформа вполне применима для усиления и других типов взаимодействия света с веществом, таких как рамановское рассеивание, а также любых других наноизлучателей, например, квантовых точек.

Сообщение об открытии опубликовано в Трудах национальной Академии Наук США (PNAS).

Авторы предложили простую методику внедрения органических излучателей в разработанную ими структуру: органические молекулы доставляются в активную зону системой микрожидкостных каналов, размещенных на фотонно-кристаллической поверхности.

Помимо биосенсоров и светодиодов, направленная эмиссия может найти актуальное практическое применение в органических лазерах. Для большинства существующих лазерных систем имеется барьер, называемый лазерным порогом – некий минимальный уровень входной мощности, ниже которого перехода в режим лазерного излучения не происходит. Авторы продемонстрировали, как применение открытого ими механизма усиления позволяет снизить лазерный порог (а значит и сократить затраты энергии на включение лазера) по меньшей мере на порядок в сравнении с ранее опубликованными результатами для тех же молекул.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365