ДНК — возможная альтернатива кремнию в приложениях фотоники

Южнокорейские учёные научились контролировать коэффициент преломления в тонких плёнках из полимера на основе ДНК. Достижение, о котором сообщил журнал Optical Materials Express, открывает возможность создания органических фотонных устройств, например, оптических волноводов для передачи света внутри человеческого тела.

Авторы из лаборатории физики фотонных устройств сеульского университета Ёнсе показали, что тонкие плёнки на базе ДНК обладают всеми возможностями кремниевых фотонных схем, но, вдобавок, они более гибкие и биосовместимы с живой тканью.

«ДНК это самый распространённый органический материал, который является прозрачным диэлектриком, сравнимым с кремнием», — сообщил Кёнхван О (Kyunghwan «Ken» Oh). Вместе с другими сотрудниками лаборатории он разработал простой метод изготовления тонких плёнок, обеспечивающий точный контроль за их оптическими и температурными свойствами.

Для получения плёнки ДНК лосося сначала разбавляют водой с добавлением поверхностно-активного вещества CTMA, а затем выпавший осадок растворяют в органическом растворителе. Во вращающейся камере жидкость распределяется равномерным слоем по поверхности основы под действием центробежных сил и образует плёнку после испарения растворителя.

Варьируя количество воды и CTMA, О и его коллеги смогли получить в четыре раза более широкий диапазон изменения коэффициента преломления, чем обеспечивает кремний. Это позволяет делать гораздо более тонкие оптические волокна: диаметром 3 мкм против 10 мкм у кремния. На выходе такого волновода получается пятно света меньшего размера, что увеличивает точность воздействия, например, при стимулировании светом определённых участков коры головного мозга.

Таким же образом, варьируя соотношение исходных компонентов, учёные смогли изменять зависимость коэффициента преломления от температуры полимера (это позволяет применять плёнку в датчиках температуры).

Авторы исследуют и другие способы воздействия на оптические свойства ДНК. Из цель — создание комплекса фундаментальных принципов и процессов, которые позволили бы производителям выпускать разнообразные оптические устройства, в том числе новое поколение носимых сенсоров.

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