В ИТМО создали материал, способный менять свою прозрачность

В ИТМО создали материал, способный становиться прозрачным в инфракрасном спектре. О результатах совместных с Эксетерским университетом исследований пишет Naked Science со ссылкой на пресс-службу вуза.

Новый метаматериал меняет свои оптические характеристики без механического воздействия. Это позволит использовать его в современных оптических приборах, которые нуждаются в постоянных изменениях своих характеристик взаимодействия со светом. Кроме того, метаматериал значительно удешевит производство сложных устройств, использующих линзы, изготовленные из подобных материалов.

Метаматериалы могут быть как плоскими, так и объемными. Если речь идет о плоских метаматериалах, то их называют метаповерхностями.

«Метаповерхности позволяют добиться очень многих интересных эффектов в управлении светом, — рассказывает старший научный сотрудник Нового физтеха Университета ИТМО Иван Синев. — Однако у них есть проблема — все их свойства закладываются в момент производства и дальше остаются неизменными. Для устройств практического применения хотелось бы этими свойствами управлять не только в момент создания, но и по мере использования».

Метаматериалы для адаптивной оптики ученые из ИТМО искали вместе с английскими коллегами из Университета Эксетера. В качестве «подходящих кандидатов» рассматривали материалы с фазовой памятью — соединения германия, сурьмы и теллура.

«Мы сделали расчеты того, как должен выглядеть новый композитный материал на основе кремния, — добавляет инженер Нового физтеха Павел Трофимов, — вставка из GeSbTe у нас представлена в виде тонкого слоя между двумя слоями кремния. Получается такой бутерброд – сначала на исходную подложку напыляется кремний, затем слой материала с фазовой памятью, затем снова кремний».

Применив электронную литографию, ученые получили микроскопические гибридные диски — метаповерхность, с которой уже работали. Сочетание двух материалов и дало важный эффект — уровень прозрачности поверхности можно было динамично менять.

Секрет кроется в том, что у кремниевого диска есть в ближней инфракрасной зоне два оптических резонанса, позволяющих особенно сильно отражать направленный на поверхность ИК-луч. А слой GeSbTe позволил при определенных условиях «выключать» один из этих резонансов, делая диск практически полностью прозрачным для света в ближнем инфракрасном спектре.

«Чтобы переключать метаповерхность между двумя состояниями, мы использовали импульсный лазер с достаточно высокой энергией, — рассказывает Павел Трофимов. — Короткий лазерный импульс нагревает слой GeSbTe до температуры плавления, после чего тот быстро остывает и аморфизуется. Если же на диск воздействовать серией коротких импульсов, то он остывает медленнее, застывая в кристаллической структуре».

  • Автор: Артур Киреев
СЛЕДУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗДЕЛА "Технологии"