Российские ученые создали светящиеся наноантенны

Опубликованно 09.02.2018 01:26

Москва, 8 февраля – РИА Новости. В День российской науки, молодые ученые университета ИТМО (Санкт-Петербургский Национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики) сообщила об успешном завершении светящиеся наноантенна, они представляют новые источники света на основе наночастиц перовскита до нескольких сотен нанометров.

Перовскит-редкий минерал (титанат кальция) в последнее время используется для производства электроэнергии с помощью солнечных панелей. Разработка ученых ИТМО расширяет применение перовскита: новые наночастицы могут быть перспективной основой для создания оптоэлектронных приборов – светодиодов или биомаркеров. Результаты исследования опубликованы в одном из ведущих журналов в области нанофотоники "письма Нано".

Наноантенна представляет собой миниатюрное устройство, предназначенное для излучения или приема радиоволн. Размеры наноантенна не превышают сотен микрон. Если вы считаете, что сочетание в одном крошечном устройстве источник света и приемник радиоволн, то это открывает перспективы для многих приложений: теперь экраны с высоким разрешением, ученые изучают процессы в живой клетке на молекулярном уровне, передачи информации в оптических сетях. Однако, создание приборов на основе таких наноструктур осложняется тем, что материалы, которые обычно используются для наноантенна, имеют очень низкую светоотдачу. Получается, что нужно создавать источники света и наноантенны, а затем поместить их бок о бок, что является технологически сложным.

Сотрудники университета ИТМО нашли способ объединить наноантенны и источник света в одном наночастиц. Он может производить, усиления и прямого света. "Мы были в состоянии сделать такие наноантенны из-за особенностей материала – перовскита, говорит ведущий Автор Кэтрин Tagantseva. Мы выяснили, Как достать из нее наноантенна является относительно простым и недорогим способом. Во-первых, мы синтезировали перовскита пленок, а затем "напечатать" из нее наночастиц при лазерной абляции. Другими словами, используя отдельные лазерные импульсы мы бы отнесли частиц материала с поверхности пленки к другой подложке."

В ходе исследования были получены перовскита наночастиц, ученые обнаружили, что их излучение усиливается, если спектр излучения совпадает с так называемой Ми-резонансов. Такие резонансы возникают при взаимодействии света с сферические объекты меньше, чем длина волны. "Особый интерес они представляют в диэлектрических и полупроводниковых наночастиц, пишет ? совместной лаборатории нанофотоники и оптоэлектроники университета ИТМО Георгий Зограф. В перовскитах, используемые в нашей работе, также полупроводников. Эффективность люминесценции существенно превосходит многие материалы. Однако они не требуют специальных условиях низких температур за счет эффективного возбуждения экситонов – квазичастиц электронного возбуждения в полупроводнике, которая не связана с переносом электрического заряда и массы. Главное наше достижение заключается в том, что мы объединили экситонов с резонансом и получил наиболее эффективных источников света при комнатной температуре".

Кроме того, спектр излучения наночастиц можно изменять, варьируя анионы, или отрицательно заряженные ионы в составе материала. Таким образом, структура материала остается прежней, просто использует другой компонент в синтезе перовскитных пленок. Для этого вам не нужно будет приспосабливаться и усложнить способ. Он остается тем же самым – самым изменяя цвет свечения наночастиц. Таким образом, можно говорить о впервые получены субволновые перовскита наноантенна с пользовательским светового спектра.

Теперь ученые из совместной лаборатории нанофотоники и оптоэлектроники продолжить исследование перовскита наночастиц с другими компонентами. Кроме того, в лаборатории разрабатывают новые наноструктуры на основе перовскита для улучшения ультра-компактных оптических устройств и устройств передачи.

Лаборатория гибридных нанофотоники и оптоэлектроники является частью Международного научно-исследовательского центра нанофотоники и метаматериалов для Фотоники megafault, созданных в университете ИТМО в рамках программы повышения конкурентоспособности ведущих российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров (проект 5-100). Участников проекта 5-100-в 21 Университет выбран с помощью двух конкурсах (2013 и 2015) на предоставление государственной поддержки ведущих университетов Российской Федерации. Вузы – участники проекта 5-100 представляют различные регионы России от Калининградской области до Дальнего Востока

Категория: Технологии