ТПУ: Графен позволяет управлять свойствами диэлектриков с высоким преломлением

Учёные Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ совместно с коллегами из Беларуси доказали, что можно генерировать фотонную струю на основе диэлектрических частиц с высоким показателем преломления. Раньше считалось, что это возможно только для частиц с низким преломлением.

Чтобы добиться такого эффекта, на поверхность диэлектрической сферы наносят плёнку графена. В результате возникает резонанс Фано, усиливающий электромагнитное поле позади сферы. Это свойство мезочастиц в будущем может улучшить разрешение современных систем терагерцевого сканирования.

Результаты работы опубликованы в журнале Optics Letters.

Тераджет — фотонная струя в терагерцовом диапазоне частот, играет важную роль в современных системах сканирования. Она позволяет достичь сверхразрешения за пределами дифракционного предела.

В СВЧ- и ТГц-диапазонах потери в диэлектрике значительно выше, чем в оптическом диапазоне, а показатель преломления обычно больше двух. Улучшение разрешения возможно благодаря эффекту тераструй.

В настоящее время есть несколько способов управления фотонной струёй в терагерцовом диапазоне. Но обычно параметры тераджета, такие как максимальное усиление электрического поля, эффективная длина и положение фокусировки, зависят от свойств диэлектрического материала. Это затрудняет изменение этих параметров в реальном времени и ограничивает использование тераджета для построения изображений в ТГц-диапазоне.

Учёные из Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности Томского политеха и их коллеги из Белорусского государственного университета разработали новый метод управления электромагнитным полем диэлектриков с высоким преломлением.

Они предложили использовать графен для генерации фотонной струи в терагерцевом диапазоне и настройки её свойств. Для этого на поверхность сферы был нанесён монослой графена, после чего с помощью компьютерного моделирования изучили взаимодействие диэлектрической частицы и графена.

Графен может менять свои оптические свойства в зависимости от внешнего воздействия. Он очень гибкий, что позволяет создавать из него сложные структуры с заданными свойствами.

Исследование показало, что при определённом внешнем потенциале графена, нанесённого на диэлектрическую сферу, возникает резонанс Фано. В результате поле в теневой части сферы тоже увеличивается и становится равным или даже больше поля для диэлектрика с показателем преломления менее двух. Этот эффект позволяет контролировать мощность и размер генерируемого тераджета в реальном времени, — поясняет профессор отделения электронной инженерии ИШНКБ Игорь Минин.

Исследование показало, что графен помогает формировать тераджет из диэлектриков с высоким показателем преломления. Это значит, что сфера из диэлектрика, покрытая плёнкой графена, лучше подходит для управления параметрами тераджетов, чем однородная сфера.

Результаты исследования могут повлиять на разработку систем ТГц-визуализации и других технологий.

Иллюстрация: нейросеть

11.09.2024


Подписаться в Telegram



Нано

Казанские ученые научились «готовить» наноалмазы в плазме
Казанские ученые научились «готовить» наноалмазы в плазме

Ученые придумали умную математическую модель, ...

Nano Letters: Валлитроника открывает новые возможности обработки данных
Nano Letters: Валлитроника открывает новые возможности обработки данных

Транспорт электронов в двухслойном графен...

Свет — повелитель молекул: ученые совершили прорыв в химии
Свет — повелитель молекул: ученые совершили прорыв в химии

Ученые из Болонского университета под&nbs...

Наночастицы селена помогут укрепить иммунитет и защитить сердце
Наночастицы селена помогут укрепить иммунитет и защитить сердце

Ученые создали наночастицы селена, которые мож...

В СПбГУ создали нанолисты цинка для систем очистки воды
В СПбГУ создали нанолисты цинка для систем очистки воды

Новый способ создания особых наночастиц нашли ...

В СибГМУ снарядили против рака магнитные наночастицы
В СибГМУ снарядили против рака магнитные наночастицы

Ученые из Сибирского государственного мед...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Невидимые враги: как ароматизаторы превращают ваш дом в угрозу для здоровья
Невидимые враги: как ароматизаторы превращают ваш дом в угрозу для здоровья
Спасти жизнь за минуты сможет кетамин в борьбе с эпилептическим статусом
Спасти жизнь за минуты сможет кетамин в борьбе с эпилептическим статусом
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
69 ученых, которые меняют мир: история успеха из Нижнего Новгорода
69 ученых, которые меняют мир: история успеха из Нижнего Новгорода
Cell Reports: Голодание приносит пользу взрослым, но создает риск для подростков
Cell Reports: Голодание приносит пользу взрослым, но создает риск для подростков
Как взрываются звезды: открытия, которые меняют наше представление о Вселенной
Как взрываются звезды: открытия, которые меняют наше представление о Вселенной
Как получить инструмент будущих инженеров бесплатно, если ты студент
Как получить инструмент будущих инженеров бесплатно, если ты студент
От шахт до чистой энергии: путь австралийской горнодобывающей промышленности
От шахт до чистой энергии: путь австралийской горнодобывающей промышленности
Больничные раковины и невидимый враг, который в них живет
Больничные раковины и невидимый враг, который в них живет
Цикорий и кобальт: дуэт против рака, бьющий точно в цель
Цикорий и кобальт: дуэт против рака, бьющий точно в цель
Без капитана, но с комфортом: в Нижнем Новгороде строят судно без экипажа
Без капитана, но с комфортом: в Нижнем Новгороде строят судно без экипажа
Лазер, графен, полимер: как создают электронику, которую можно сгибать
Лазер, графен, полимер: как создают электронику, которую можно сгибать
Ученые объединили два прибора в один, чтобы лучше анализировать газы
Ученые объединили два прибора в один, чтобы лучше анализировать газы
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Орбита в опасности: как спасти спутники от космического мусора
Орбита в опасности: как спасти спутники от космического мусора

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
Калужан приглашают к участию в XIII сезоне Международного инженерного чемпионата CASE-IN
«Десятилетие науки и технологий»: волгоградские ученые получили премии и гранты