Ученые предложили метод точного картографирования фотонных кристаллов

Технологии, созданные в процессе сотрудничества представителей King’s College (Лондон, Великобритания), ICFO (Барселона, Испания) и AMOLF (Амстердам, Нидерланды), позволяют исследовать взаимодействие света со сложными фотонными кристаллами на ранее недостижимом уровне детализации. Такие кристаллы представляют собой регулярную структуру из двух материалов с разными индексами преломления света, обладающую экзотическими оптическими свойствами.

Измерения световых волн на наноуровне обычно ограничиваются разрешением оптического микроскопа и дифракционным пределом. Исследователи смогли обойти эти ограничения, комбинируя электронное возбуждение с оптическим детектированием. Этот метод основан на технике катодолюминесценции, состоящей в том, что пучок электронов направляется на люминесцентный материал, заставляя тот излучать видимый свет.

Ученые использовали для опытов искусственный двумерный фотонный кристалл, вырезав гексагональную систему отверстий в очень тонкой мембране нитрида кремния. Работая с пространственным разрешением в 30 нм, они изучали структуры в деталях в 10 раз меньше дифракционного предела для света. Сканирующий электронный луч создавал в месте падения локальный широкодиапазонный источник света, позволяя построить высокоточную карту фотонного кристалла.

Это достижение позволит во многом прояснить физику эффектов, связанных с природными фотонными кристаллами, дающих характерный радужный отблеск крыльям бабочек, оперению некоторых птиц и драгоценным камням, таким как опал. В сочетании с новыми техниками нанопроизводства оно сделает возможным конструирование фотонных кристаллов с заданными оптическими характеристиками, интегрированными волноводами и полостями, для применения в телекоммуникациях, биосенсорах, дисплеях, солнечных батареях и прочих приложениях.