Фотоника: найден оптимальный способ ловить радугу

Инженеры Университета в Баффало разработали наиболее эффективный способ поймать радугу. Это большое достижение в фотонике, которое, в свою очередь, может привести к дальнейшим технологическим прорывам - в солнечной энергетике, в стелс-технологиях и в других областях исследований. Доктор Куа-куанг Ган, доцент кафедры электротехники в UB, и его команда, состоящая из аспирантов, описали свою работу в статье, опубликованной в феврале в интернет-журнале Научные доклады.

Они разработали "волновод из гиперболических метаматериалов", который по сути является самым современным микрочипом, изготовленным из альтернативных ультра-тонких пленок металлов и полупроводников. В чем суть ловушки для радуги? Чтобы ее поймать, нужно направить свет в волновод, который сужается настолько, что останавливает и в конце концов поглощает свет, не сумевший пройти в отверстие меньше длины волны.

"Электромагнитные поглотители активно изучались в течение многих лет, особенно с точки зрения применения в военных радарных системах, - сказал Ган. - Сейчас исследователи разрабатывают компактные поглотители света на основе оптических толстых полупроводников и углеродных нанотрубок. Тем не менее, по-прежнему сложно реализовать идеальный поглотитель в ультра-тонких пленках с перестраиваемой полосой поглощения. Однако нам удалось разработать такие пленки".

В своих первоначальных попытках замедлить свет исследователи полагались на криогенные газы. Но так они очень холодные - примерно 240 градусов ниже нуля по Фаренгейту - с ними трудно работать вне лаборатории. Волноводы из гиперболических метаматериалов решают эту проблему, потому что эффективно могут собирать падающий свет на большие поверхности. Они называются искусственными средами с субволновыми особенностями, гиперболоидная поверхность которых позволяет захватывать свет в широком диапазоне длин волн - видимом, ближнем инфракрасном, среднем инфракрасном, терагерцовом и микроволновом. У них очень большая сфера применения.

Например, в электронике есть явление, известное как перекрестные помехи, при которых сигнал, передающийся в одной цепи или канале, создает нежелательный эффект в другой цепи. Описываемый чип-поглотитель потенциально может предотвращать это.

Встроенный поглотитель может использоваться и в панелях солнечных батарей, и в других энергетических устройствах. Особенно же они полезны для рециркуляции тепла после захода солнца.

А для военных особенно важно использовать эти чипы для технологии Stealth, в материалах, которые делают самолеты, корабли и другую технику невидимыми для радаров и гидролокаторов. Поскольку чипы позволяют поглощать излучение различных длин волн, то могут быть использованы в качестве материала покрытия для повышения скрытности.