10 October 2023, 12:00

Созданы метаповерхности для передовых устройств ИК диапазона

Квантовые точки теллурида ртути (HgTe) обладают большим потенциалом для создания устройств для ближнего и среднего ИК диапазонов, в том числе, компактных приемников и источников излучения. Однако с ростом длины волны при переходе в ИК диапазон спектра, интенсивность свечения квантовых точек резко снижается. Потенциальным решением данной проблемы может стать создание устройств, в которых квантовые точки объединяются с метаповерхностями, позволяющими усилить интенсивность их свечения.

Команда физиков из ИАПУ ДВО РАН с коллегами из Китая и Испании смогли создать такую метаповерхность из тонкой пленки золота, на которой с помощью лазерной печати записывалась решетка нановыступов. Геометрическое расположение нановыступов подбиралось таким образом, чтобы обеспечить метаповерхности резонансные оптические свойства в области спектра, совпадающей со спектральным диапазоном излучения квантовых точек. За счет этого, для слоя толщиной всего в одну квантовую точку (моно-слоя) удалось добиться 12-ти кратного усиления интенсивности спонтанного излучения, сфокусировав его в вертикальном направлении.

«Ключом к достижению высокой яркости излучения квантовых точек стала не только разработка и оптимизация дизайна самой метаповерхности, но и сверхточная настойка расстояния между ней и нанесенным моно-слоем квантовых точек. В нашем случае, для этих целей использовался прозрачный слой-разделитель диоксида алюминия оптимальной толщиной в 10 нанометров», - комментирует один из создателей метаповерхности младший научный сотрудник ИАПУ ДВО РАН Дмитрий Павлов. 

Область применения разработанной учеными из ИАПУ ДВО РАН метаповерхности не ограничивается описанной в статье технологией управления светоизлучающими характеристиками квантовых точек.

«Уникальные оптические свойства массивов нановыпуклостей связаны с наличием в них особых типов высокодобротных оптических резонансов, называемых связанными состояниями в континууме. Метаповерхности, поддерживающие такие резонансные моды, могут пригодиться для разработки высокочувствительных газовых и био-сенсоров, а также сверхплотной записи оптической информации», - рассказал руководитель коллектива, ведущий научный сотрудник ИАПУ ДВО РАН Александр Кучмижак.

Лазерная печать, которую использовали учёные для создания таких  метаповерхностей – это простой и доступный метод, что делает описанную разработку на шаг ближе к реальным практическим применениям.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (грант №21-79-10197). Статья опубликована в журнале Advanced Functional Materials

Source:  Пресс-служба РНФ

News article publications

Read also

Разработан «полуслепой» метод описания квантовых систем
Ученые предложили подход, который позволяет определять состояние квантовой системы, зная лишь часть данных от общего их числа, необходимого для полного описания этой системы. Разработанный метод может помочь предсказывать физические и химические процессы, связанные со свойствами квантовых систем. Помимо использования в химии и физике, предсказание квантовых процессов поможет ученым реализовать алгоритмы для самых различных отраслей — от дизайна лекарств до моделирования материалов.
New techniques
Quantum Chemistry
Quantum Physics
8 February 2024
Три металла и новая технология упростят получение ненасыщенных спиртов
Ученые синтезировали катализатор на основе наночастиц платины, оксидов церия и циркония, который позволяет превращать ненасыщенные альдегиды в ненасыщенные спирты. Такая реакция нужна при создании духов, отдушек и лекарств. При использовании нового катализатора избирательность и эффективность процесса достигли 100%. Это значит, что при синтезе протекала только необходимая ученым реакция, после которой не оставалось побочных продуктов.
Catalysis
Nanotechnology
Synthesis
23 January 2024
Синтезирован модификатор силоксанов с уникальными свойствами
Ученые из Института элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН и МФТИ с коллегами синтезировали кремнийорганический модификатор на основе фенилбороновой кислоты, обладающий особой стабильностью при хранении и обеспечивающий селективное присоединение к гидрид-содержащим соединениям. С его помощью можно получать различные кремнийорганические производные фенилбороновой кислоты, которые могут найти множество применений: начиная от органического синтеза и заканчивая получением полимерных материалов на их основе.
IR spectroscopy
Mass spectrometry
Organoelement chemistry
Synthesis
1 January 2024
Примеси брома и йода увеличили отклик 2D-материала на электромагнитное излучение
Ученые синтезировали 2D-материалы, состоящие из очень тонкого слоя органического вещества на поверхности неорганического. Добавление примесей брома и йода позволило повысить прочность связи между слоями на 35%, что увеличило стабильность материала. Его отклик на электромагнитное излучение также повысился — на 15%. Предложенная технология может использоваться при разработке материалов для оптоэлектроники и сенсорики.
Neural networks
Quantum Chemistry
Synthesis
27 December 2023
Обнаружены новые особенности спирального антиферромагнетика GdRu2Si2
Международная команда физиков изучила энергетическую структуру спирального антиферромагнетика GdRu2Si2. Были обнаружены новые особенности, что позволит улучшить приборы, использующие магнитную память.
Materials Science
Nanotechnology
Spectroscopy
26 December 2023
Российские ученые нашли способ повысить эффективность фотосенсибилизаторов
Ученые из ИОНХ РАН совместно с коллегами из ИФХЭ РАН провели систематическое исследование, направленное на решение проблемы рационального дизайна комплексов с заданными оптическими и электрохимическими свойствами. Исследователи изучили большую серию бис-циклометалированных комплексов иридия(III) с 2-арилбензимидазольными лигандами и выявили ключевые черты для повышения эффективности красителей в солнечных элементах на их основе.
Chemistry of coordination compounds
Electrochemistry
Inorganic chemistry
Quantum Chemistry
5 December 2023