Новости

5 Декабря, 2019 15:40

Физики КФУ разработали металинзу, позволяющую преодолеть дифракционный барьер

В Казанском федеральном университете нашли новый способ получения оптических изображений с разрешением, превосходящим дифракционный предел.
Источник: пресс-служба КФУ

Научная работа проводилась в рамках поддержанного Российским научным фондом проекта «Синтез и исследование нового класса нанокомпозитной керамики с вырожденной диэлектрической проницаемостью для оптоплазмоных приложений», которым руководит доцент Института физики Казанского федерального университета Сергей Харинцев.

Металинза, разработанная физиками-оптиками КФУ, представляет собой тонкую композитную пленку метал-диэлектрик (толщина варьируется в диапазоне несколько десятков нм), нанесенную на диэлектрическую подложку.

«Из-за волновой природы света существует дифракционный предел, который ограничивает разрешение традиционной оптической микроскопии до расстояний порядка половины длины волны света. Мы построили металинзу – оптический прибор, который позволяет обойти дифракционный барьер. Решение этой важной задачи позволит использовать оптические технологии в наномасшатбных интегральных микросхемах и сенсорах», - вводит в курс дела руководитель лаборатории «Нанооптика» Института физики КФУ, доктор физико-математических наук С.Харинцев.

В основе эффекта оптического сверхразрешения лежит необычное поведение созданного сотрудниками лаборатории метаматериала в оптическом и инфракрасном диапазонах.

«Вещественная часть диэлектрической проницаемости осциллирует вблизи нуля. Это свойство может быть использовано для усиления вынужденного комбинационного рассеяния света в пространственно-ограниченной среде, освещаемой непрерывным лазерным светом малой интенсивности. Для большинства встречаемых в природе материалов нелинейные эффекты являются слабыми, и для их наблюдения необходимо увеличивать протяженность среды (например, с помощью оптических волокон) и/или усиливать мощность лазерной накачки (используя импульсные лазеры высокой мощности)», - объясняет  физик.

Результаты исследования представлены в недавно вышедшей в журнале Optics Letters статье, одним из авторов которой является Сергей Харинцев.

«Мы использовали пленку оксинитрид титана (TiON) толщиной 50 нм в качестве разупорядоченной нелинейной среды. Пленка была синтезирована методом магнетронного напыления и последующего окисления на воздухе, – рассказывает о проделанной работе Сергей Сергеевич. - В результате двухстадийной процедуры в пленке сформировались металлические (TiN) и диэлектрические (TiO2) наночастицы. Возрастание амплитуды стоксовой волны в пленке TiN/TiO2 возникает благодаря усилению кубической восприимчивости вследствие локализованного плазмонного резонанса и малого показателя преломления эффективной среды. Такие нанокомпозитные пленки металл-диэлектрик, имеющие несколько ENZ (от англ. – epsilon-near-zero) частот в видимой и инфракрасной области, нашли применение в области создания широкополосных металинз, обеспечивающих разрешение за пределом дифракции света».

По словам автора статьи, ученым КФУ удалось визуализировать многостенные углеродные нанотрубки диаметром 40 нм, разбросанные на поверхности созданной ими металинзы, с разрешением меньше 100 нм (длина волны возбуждения света равна 633 нм).

«Нанокомпозитная ENZ-пленка работает как SERS (от англ. – surface-enhanced Raman scattering) подложка, которая позволяет не только усиливать рассеянный сигнал, но и получать разрешение за пределом дифракции. Наряду с металинзами, ENZ-пленки могут быть использованы для создания широкополосных поглотителей, используемых в солнечных батареях», - сообщил нам Сергей Харинцев.


25 Февраля, 2020
Биоритмы мозга выдали движения рук человека
Ученые выяснили, что уровень "хаотичности" электрических сигналов, которые вырабатывает мозг человек...
14 Февраля, 2020
Разгадана загадка взаимодействия частиц, открывающих уникальные возможности для полностью оптической обработки информации
Команда ученых из Лаборатории гибридной фотоники Сколковского института науки и технологий (Сколтех)...