Ученые из МФТИ, петербургского Университета ИТМО и их коллеги из Австралийского национального университета провели эксперименты и доказали, что наночастицы из кремния могут существенно увеличить интенсивность так называемого комбинационного рассеяния света. Это исследование позволит создать наноразмерные лазеры и усилители для оптоволоконных линий связи, сообщается на сайте Московского физико-технического института.
Обычно при взаимодействии с веществом свет не меняет цвет, то есть длину волны. Но есть исключения, одно из них — комбинационное или рамановское рассеяние. Его открытие положило начало рамановской спектроскопии или спектроскопии комбинационного рассеяния — методу, который позволяет обнаруживать даже отдельные молекулы вещества. Комбинационное рамановское рассеяние сегодня широко используется в волоконно-оптических сетях для усиления сигнала.
Но для решения новых задач требуется создавать все более и более миниатюарные устройства, которые потребляют меньше энергии и их проще «упаковать» на электронном или оптическом чипе.
В ходе экспериментов ученые выяснили, что кремниевые наночастицы можно использовать как миниатюрный элемент для усиления различных оптических явлений. По словам аспиранта МФТИ, одного из авторов работы Дениса Баранова, комбинационное рассеяние света — очень полезный на практике эффект, который позволяет не только обнаруживать микроскопические количества химических соединений, но и передавать информацию на большие расстояния: «В связи со стремлением сделать все оптические устройства меньше, становится актуальным поиск наноструктур, которые могут усиливать этот эффект. Наши наблюдения указывают на одного возможного кандидата — кремниевые наночастицы».
Астрономы предлагают скрыть Землю от инопланетян с помощью лазеров
Идеи
Так, кремниевые наночастицы могут стать основой для создания миниатюрных оптических усилителей для оптоволоконных сетей, которые смогут найти применение в области медицины и биомикроскопии. В частности, детектирование сигнала комбинационного рассеяния от частиц, находящихся в организме, позволит отследить перемещение молекул лекарственных препаратов.