Ученые разработали фотонные кристаллы времени

Статьи по теме

• Вместо оружия на €14 млрд Зеленский бросает в бой «кукурузники» и «шахидмобили»
• ISW: ликвидированы позиции ВСУ на левом берегу Ингульца
• Дрон ВСУ «Чаклун» разорвало на части при попытке тарана российского БПЛА Zala

Международная команда ученых, включающая исследователей из Университета Аалто, Университета Восточной Финляндии, Технологического института Карлсруэ и Харбинского инженерного университета, представила революционное открытие — фотонные кристаллы времени, которые могут экспоненциально усиливать свет. Эти новые материалы, подробности о которых опубликованы в журнале Nature Photonics, обещают открыть широкие перспективы в таких областях, как связь, визуализация и зондирование, благодаря уникальным оптическим свойствам. Пишет «Лента.ру».

Фотонные кристаллы времени представляют собой совершенно новую категорию материалов, отличающуюся от традиционных фотонных кристаллов. Если в обычных кристаллах структура периодически повторяется в пространстве, то здесь периодичность относится к изменению во времени. Такой подход означает, что фотонные кристаллы времени остаются одинаковыми в пространстве, но их свойства меняются в зависимости от времени, создавая «запрещенные зоны» для света, которые приводят к его задержке и постепенному увеличению интенсивности. В результате свет, проходящий через эти кристаллы, приобретает дополнительную энергию, что обеспечивает уникальные возможности для его дальнейшего использования.

Одним из важнейших направлений применения фотонных кристаллов времени могут стать новые поколения нанодатчиков. Такие устройства смогут обнаруживать даже мельчайшие частицы, будь то вирусы или биомаркеры, указывающие на развитие заболеваний. Датчики на основе фотонных временных кристаллов будут обладать способностью улавливать и усиливать излучение, исходящее от целевых частиц, что значительно повысит чувствительность и точность диагностики. Эта способность к усилению особенно важна для медицины, где часто требуется обнаружение мельчайших изменений в составе биологических жидкостей или обнаружение вредных микроорганизмов.

В прошлом создание фотонных временных кристаллов для видимого спектра оставалось чрезвычайно сложной задачей. Сверхбыстрые изменения свойств материала с большой амплитудой были труднодостижимы, и ранее успешные демонстрации таких кристаллов были ограничены низкими частотами, например, микроволнами. Однако недавно предложенный подход ученых позволил им обойти этот барьер и создать фотонные временные кристаллы для работы с видимым светом. Для этого исследователи использовали массив из крошечных кремниевых сфер, что позволило реализовать необходимые условия для управления светом в лабораторных условиях.

Это открытие может стать фундаментом для создания компактных и мощных оптических устройств. Лазеры, датчики и другие оптические приборы на основе фотонных временных кристаллов обещают стать эффективнее и менее громоздкими, чем существующие аналоги. Появление таких технологий может повлиять на множество отраслей, включая телекоммуникации, биомедицинские исследования и даже квантовые вычисления.