Ученые с кафедры нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО разработали новую
платформу для эффективного управления светом на наноуровне и оптической записи информации. Новая технология позволит ускорить
изготовление наночипов для оптических компьютеров нового
поколения. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials..
Наноантенна — устройство, превращающее свободно распространяющийся свет в сильно локализованный (сжатый в несколько десятков нанометров). Локализация позволяет эффективно управлять светом на наноуровне, поэтому в будущем наноантенны смогут стать базовыми элементами оптических компьютеров нового поколения, использующих фотоны вместо электронов для обработки и передачи информации. Эта неизбежная замена носителя информации связана с тем, что световой сигнал на несколько порядков превосходит электрический по информационной емкости, требует меньших энергетических затрат, исключает нагрев микросхем и обеспечивает высокую скорость обмена данными.
До сих пор изготовление массивов наноантенн для манипулирования светом считалось весьма трудоемким процессом. Для решения этой проблемы исследователи из Университета ИТМО совместно с коллегами из Санкт-Петербургского академического университета и Объединенного института высоких температур в Москве впервые разработали методику создания таких массивов и высокоточной настройки отдельных наноантенн в составе массива.
Полученные наноантенны состоят из двух компонентов: усеченного кремниевого конуса и расположенного на нем золотого диска. Ученые показали, что при помощи наномасштабного лазерного плавления можно с высокой точностью изменять форму золотой частицы, не затрагивая кремниевую. Причем при изменении формы только золотой частицы также изменяются оптические свойства наноантенны в целом, так как достигается различная степень наложения резонансов кремниевой и золотой наночастиц в составе наноантенны.
«Наша технология позволяет плавно перестраивать оптические свойства наноантенн путем избирательного лазерного плавления золотых частиц, поскольку от интенсивности воздействия лазера зависит, останется ли золотая частица диском, превратится в 'чашечку' или примет форму шара. Данная методика позволяет за доли секунды получить гибридную функциональную наноструктуру с заданными свойствами», — рассказывает Сергей Макаров, один из авторов работы, заместитель заведующего отделением диэлектрической нанофотоники кафедры нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО.
Помимо сверхплотной записи информации, такая избирательная модификация гибридных наноантенн поможет создавать новые дизайны волноводов и компактных сенсоров для экологического мониторинга окружающей среды. В связи с этим в ближайшей перспективе исследователи планируют заострить внимание на разработке конкретных применений гибридных наноантенн.
-
- наноструктуры
Наноантенна — устройство, превращающее свободно распространяющийся свет в сильно локализованный (сжатый в несколько десятков нанометров). Локализация позволяет эффективно управлять светом на наноуровне, поэтому в будущем наноантенны смогут стать базовыми элементами оптических компьютеров нового поколения, использующих фотоны вместо электронов для обработки и передачи информации. Эта неизбежная замена носителя информации связана с тем, что световой сигнал на несколько порядков превосходит электрический по информационной емкости, требует меньших энергетических затрат, исключает нагрев микросхем и обеспечивает высокую скорость обмена данными.
До сих пор изготовление массивов наноантенн для манипулирования светом считалось весьма трудоемким процессом. Для решения этой проблемы исследователи из Университета ИТМО совместно с коллегами из Санкт-Петербургского академического университета и Объединенного института высоких температур в Москве впервые разработали методику создания таких массивов и высокоточной настройки отдельных наноантенн в составе массива.
Полученные наноантенны состоят из двух компонентов: усеченного кремниевого конуса и расположенного на нем золотого диска. Ученые показали, что при помощи наномасштабного лазерного плавления можно с высокой точностью изменять форму золотой частицы, не затрагивая кремниевую. Причем при изменении формы только золотой частицы также изменяются оптические свойства наноантенны в целом, так как достигается различная степень наложения резонансов кремниевой и золотой наночастиц в составе наноантенны.
«Наша технология позволяет плавно перестраивать оптические свойства наноантенн путем избирательного лазерного плавления золотых частиц, поскольку от интенсивности воздействия лазера зависит, останется ли золотая частица диском, превратится в 'чашечку' или примет форму шара. Данная методика позволяет за доли секунды получить гибридную функциональную наноструктуру с заданными свойствами», — рассказывает Сергей Макаров, один из авторов работы, заместитель заведующего отделением диэлектрической нанофотоники кафедры нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО.
Помимо сверхплотной записи информации, такая избирательная модификация гибридных наноантенн поможет создавать новые дизайны волноводов и компактных сенсоров для экологического мониторинга окружающей среды. В связи с этим в ближайшей перспективе исследователи планируют заострить внимание на разработке конкретных применений гибридных наноантенн.
