Выберите регион

Смотрим на

В России получили материал для оптоэлектроники будущего

  • Авторы работы Артём Макаревич и Ольга Бойцова со студентами.
  • Новый метод синтеза позволяет получить материал с удивительными свойствами.
Российские учёные создали уникальный материал, который пригодится в самых разных областях: от транспортной безопасности до контроля качества пищевых продуктов.

Российские учёные создали уникальный материал, который позволяет легко управлять потоком терагерцевых волн. Забегая вперёд, скажем, что новинка пригодится в самых разных областях: от транспортной безопасности до контроля качества пищевых продуктов.

Терагерцевые волны – основа будущих сетей связи формата 6G. Кроме того, их уже сейчас применяют для просвечивания чемоданов в аэропортах и на вокзалах. На очереди контроль качества строительных материалов, а также лекарств и продуктов питания.

Однако развитие всех этих технологий сдерживается досадным фактором: габаритами необходимого оборудования.

"Сейчас типичные устройства, основанные на принципе управления потоком терагерцевых волн, довольно громоздки, что ограничивает их потенциальное применение, – рассказывает соавтор исследования Артём Макаревич из МГУ имени М. В. Ломоносова. – Особенно если принять во внимание постоянно растущие требования к миниатюризации и повышению эргономики устройств".

В связи с этим многие научные группы работают над тем, чтобы сделать нужные приборы достаточно компактными. А для этого нужны материалы, свойства которых позволяют управлять терагерцевым излучением.

В частности, физикам нужны вещества, избирательно поглощающие терагерцевые волны. А для быстрого включения и отключения терагерцевого сигнала пригодились бы материалы, способные резко менять электрическое сопротивление.

Перспективным кандидатом на эту роль является диоксид ванадия (VO2). При не столь уж высокой температуре 68 °C он меняет сопротивление в десятки и сотни тысяч раз, фактически превращаясь из металла в диэлектрик. Учитывая, что температуру тончайшей плёнки вещества можно менять очень быстро, получается сверхбыстрый оптический переключатель для терагерцевых волн.

Новый метод синтеза позволяет получить материал с удивительными свойствами.

Авторы новой работы усилили эти свойства диоксида ванадия, придав материалу необычную микроструктуру. Благодаря новому методу синтеза он приобретает форму, схожую с ёлочными иголками.

Такой "колючий" оксид ванадия поглощает 90% падающего излучения на частоте 1,5 терагерца, в то время как на других частотах – всего 20%. Таким образом, это избирательный поглотитель терагерцевых волн. Впечатляет и его способность менять электрическое сопротивление: как только материал нагревается до 68 °C, оно возрастает в миллионы (!) раз. Это рекордные показатели, отмечают исследователи.

Новый метод синтеза довольно сложен, потому что на результат влияет множество условий. С другой стороны, когда все параметры раз и навсегда подобраны оптимальным образом, процесс становится дешёвым и поэтому перспективным с коммерческой точки зрения.

Сейчас учёные работают над тем, чтобы улучшить свойства материала и сделать его ещё более привлекательным для разработки оптической электроники. Например, они надеются уменьшить температуру перехода "металл – диэлектрик" с 68 °C до более низких значений.

Научные статьи с результатами исследования опубликованы в журналах CrystEngComm и Ceramics International.

К слову, ранее мы рассказывали о том, как извлекать энергию из терагерцевых волн. Писали мы и о том, как с их помощью читать закрытые книги.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".

Читайте также

Видео по теме