| 0 |
|
Свет может использоваться для передачи информации с более высокой скоростью и меньшими потерями энергии, чем электрический ток. Но оптоволокно плохо поддается миниатюризации, поскольку теряет способность удерживать в себе фотоны если его диаметр составляет менее одного микрометра.
Решить эту проблему, возможно удастся с помощью наночастиц кристаллического золота. Выстроенные в длинные цепочки, а затем сплавленные, они могут удерживать световую энергию и передавать ее на большие расстояния.
К таким результатам пришла команда из тулузского центра структурных исследований материалов, CEMES (Centre d’Elaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales), сотрудничавшая с физиками из Сингапура и химиками из Бристоля (Великобритания). Итоги их совместной работы представлены в онлайновой публикации, размещенной 26 октября на сайте журнала Nature Materials.
В благородных металлах под воздействием света могут возникать поверхностные коллективные колебания свободных электронов, называемые плазмонами. Преобразуя энергию фотонов в движение поверхностных электронов можно транспортировать информацию в субволновых структурах (с характерным размером меньше длины волны света). Поверхность кристалла, в данном случае, кристаллических наночастиц, не вносит возмущений в колебания электронов, что снижает потери энергии и позволяет добиться еще большей локализации света — в нанометровом масштабе.
Исследователи сначала показали, что плазмоны могут распространяться по цепочке из золотых наночастиц диаметром 10 нм, но потери энергии при переходе от частицы к частице делают невозможной передачу на значительные расстояния. Затем, они тщательно сплавили частицы между собой, фокусируя на них высокоэнергетичный пучок электронов. В полученной таким образом непрерывной кристаллической сети потери энергии уменьшились. Плазмоны получили возможность распространяться на большие расстояния, оставаясь в поперечных измерениях ограничены диаметром наночастиц. По оценкам авторов, в такой цепочке информация может передаваться на расстояния до 4000 нм.
Для визуализации плазмонов использовалась техника спектроскопии характеристических потерь энергии электронами (EELS), обеспечивающая высокое пространственное и спектральное разрешение. Это позволило исследователям предложить теоретическую модель поведения плазмонов, демонстрирующую полное соответствие экспериментальным данным.
Предложенный путь миниатюризации световодов может получить применение для изготовления фотоэлектронных сенсоров и в телекоммуникациях.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
