科学家们以聚合物的拟类术语捕获光 - 激光和传感器设计的新可能性

ITMO大学科学家们进行了几个实验，以调查聚合物拟类的初步理论。将来，使用拟ryStals可能会为激光和传感器设计开辟新的可能性。本文发表于先进的光学材料。

晶体是具有周期性结构的固体，即当原子移位时，它们采用其他原子的确切位置，其中后者在换档之前。这一事实在20世纪初科学证明。它产生了现代的固态物理学，并为半导体技术的发展奠定了基础。

Mikhail Rybin。

“计算机，智能手机，LED灯泡，激光器 - 我们无法想象我们日常生活的一切，”ITMO的物理与工程学院副教授Mikhail Rybin说，据我们所理解的事实半导体材料晶体结构的性质。周期性结构理论允许我们得出波浪 - 是它光，电子或声音 - 只能以两种方式移动。波在晶体中向前传播，或者它在所谓的带隙的频率下迅速消失。没有其他选择，它大大简化了粒子传播的规律，同时促进了工程任务。“

然而，一些设备需要晶振不传输波并且也不会熄灭它，而是为了将其保留一段时间 - 需要像灯“陷阱”一样。

“例如，对于激光或传感器操作，波必须通过设备的工作区域多次，以提高其与活动元素的互动效率，”Mikhail Rybin解释。“为光线创造这样的”陷阱“是特别重要的，因为很难将其保持在一个小区域。这是现代物理学的重要技术挑战。“

越大越好

理想情况下，整个材料应该承担“陷阱”的作用，因为捕获的光线越多，波浪与活性物质的相互作用越高。然而，在晶体的情况下，它是不可能的。如前所述，它只能熄灭波浪或让它通过。

浅色“陷阱”。从文章的插图。

“可选地，”粉末雷布宁指出，有可能在粉末中定位在无序结构中的光线，例如，在粉末中。“但是，我们无法在这种系统中获得可重复性。在一个样品中，颗粒以单向排列，并且在另一个方式中排列 - 完全不同。对于应用任务，您需要适用于相同设备的大规模生产的东西“。

还有第三种方式。我们可以使用中间类型的材料，其中粒子不会形成周期性格子，因为它发生在晶体中，但同时具有数学上严格的顺序。这些结构被称为拟Crystals，他们在20世纪80年代发现了它们，并且已经被物理学家研究过。

“由于拟气体没有周期性，”Mikhail rybin说：“米哈伊尔·雷宾说：”也没有限制，波浪可以直接通过或快速消失。发表于2017年的一篇论文预测了拟晶结构中的光明本地化现象，我们必须通过实验证实。“

Artem Sinelnik在实验室。

在近40年的学习拟CASRYSTALS期间，物理学家已经理解了它们的结构，并学会了在计算机上建模。问题是，这种拟流工部件不太容易合成微型螺筋。

“这就是技术发展到我们的救援，”物理与工程系的博士学生Artem Sinelnik说。“在我们的教师中，有三维纳米印刷的设置，其中voxel（印刷最小的印刷量。ITMO.NEWS）大约半米，比人类小的百倍。凭借其帮助，我们创建了一种拟晶体的结构，具有三维空间中材料的复杂结构分布。“

artem sinelnik。

在创建样品后，科学家开始初步研究。它们用电子显微镜分析了表面质量。然后，他们进入光学测量以确认样本的内部容量确实具有拟内晶结构。

“之后，我们做了一个实验，”解释了工作的共同作者，Artem Sinelnik，“一个短的灯脉冲被送到了拟Crystal，测量所谓的余辉。事实证明，光以延迟出现我们的样品，即，波在内部保持相当长的时间。因此，我们已经确认了捕获三维聚合物拟Crystal中光的能力。“

Mikhail Rybin和Artem Sinelnik。

目前，这项工作是根本的。它通过使用三维纳米印刷制造的聚合物拟卡晶间的主要光学性质及其定位光的能力。但是，随着作者所指出的，该研究可能会在未来应用。

“例如，通常基于我们具有活跃介质的事实设计了一种激光，其中光通过足够大的外部谐振器局部地定位，”Mikhail Rybin解释。“在这项工作中，我们已经表明，拟ryStaltal可以将活性介质和谐振器的功能组合在一个结构中。”

参考：“对光子ICOSaheDral拟替斯泰尔斯的内在光局的实验观察”由Astem D. Sinelnik，Ivan I. Shishkin，小艇宇，Kiriill B. Samusev，Pavel A.Belov，Mikhail F. Limonov，Pavel Ginzburg和Mikhail V.Rybin，22 9月2020年9月，先进的光学材料.DOI：
10.1002 / Adom.202001170