МОСКВА, 8 фев – РИА Новости.В день российской науки молодые ученые Университета ИТМО (Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики) отрапортовали об успешном завершении разработки светящихся наноантенн, – они представляют собой новые источники света на основе наночастиц перовскита размером в несколько сотен нанометров.
Наноантенна – это миниатюрное устройство, предназначенное для излучения или приёма света. Габариты наноантенн не превышают сотен нанометров. Если представить совмещение в одном миниатюрном устройстве источника и приемника света, то открываются перспективы множества применений: уже сейчас создаются экраны высокого разрешения, ученые изучают процессы в живых клетках на молекулярном уровне, передают информацию в оптических сетях. Однако создание устройств на основе таких наноструктур осложнено тем, что материалы, которые обычно используются для наноантенн, обладают очень низкой эффективностью свечения. Получается, что нужно отдельно создавать источники света и наноантенны, а затем размещать их рядом, что является технологически сложной задачей.
В ходе изучения полученных перовскитных наночастиц ученые обнаружили, что их излучение усиливается, если спектр излучения совпадает с так называемыми Ми-резонансами. Такие резонансы возникают при взаимодействии света со сферическими объектами размером меньше длины волны. "Особенный интерес они представляют в диэлектрических и полупроводниковых наночастицах, ─ поясняет сотрудник лаборатории гибридной нанофотоники и оптоэлектроники Университета ИТМО Георгий Зограф. – Перовскиты, используемые в нашей работе, также являются полупроводниками. Эффективность их свечения существенно превосходит многие материалы. При этом они не требуют специальных низкотемпературных условий за счет эффективного возбуждения экситонов, – квазичастиц, электронное возбуждение которых в полупроводнике не связано с переносом электрического заряда и массы. Нашей основной заслугой является то, что мы совместили экситоны с резонансами Ми и получили максимально эффективные источники света при комнатной температуре".
Кроме того, спектр излучения наночастиц можно менять, варьируя анионы, – то есть, отрицательно заряженные ионы в составе материала. Таким образом структура материала остается прежней, – просто используется другой компонент в процессе синтеза перовскитной пленки. Для этого не надо каждый раз адаптировать и усложнять метод. Он остается тем же, – при этом меняется цвет излучения наночастиц. Таким образом, можно говорить о впервые полученных субволновых перовскитных наноантеннах с настраиваемым спектром излучения.
Сейчас ученые Лаборатории гибридной нанофотоники и оптоэлектроники продолжают изучение перовскитных наночастиц с использованием других компонентов. Кроме того, в лаборатории разрабатывают новые варианты наноструктур на основе перовскита для совершенствования ультракомпактных оптических приборов и устройств передачи данных.
Лаборатория гибридной нанофотоники и оптоэлектроники является частью Международного научного центра нанофотоники и метаматериалов на мегафакультете фотоники, созданном в Университете ИТМО в рамках реализации программы по повышению конкурентоспособности ведущих российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров (Проект 5-100). Участниками Проекта 5-100 является 21 университет, отобранный по результатам двух конкурсов (2013 и 2015 годов) на предоставление государственной поддержки ведущим университетам Российской Федерации. Университеты – участники Проекта 5-100 представляют различные регионы России от Калининградской области до Дальнего Востока.