Лабораторная технология синтеза нанокомпозитных оптических материалов для управления терагерцовым и инфракрасным излучением | 2017 ИФХЭ РАН

Лабораторная технология синтеза нанокомпозитных оптических материалов для управления терагерцовым и инфракрасным излучением

А.Н. Ходан

Лаборатория гетерогенного синтеза тугоплавких соединений

Лабораторная технология синтеза новых нанокомпозитных оптических материалов (НКОМ) и структур разработана с целью создания оптических сред с заданными или управляемыми свойствами в диапазоне от ТГц и ИК-области. Характерной особенностью новых материалов является то, что размеры элементов структуры НКОМ на несколько порядков меньше длин волн, как в ТГц-диапазоне (300–100 мкм), так и в ИК-диапазоне дальнего ИК (100–50 мкм) и среднего ИК (50–2.5 мкм). Из этого следует, что хотя наногетерогенная среда материалов НКОМ и является однородной для электромагнитного изучения, тем не менее, прямое применение для НКОМ законов электродинамики сплошных сред не является корректным. По этой причине изучение свойств материалов НКОМ в диапазоне ТГц и ИК области носит междисциплинарный характер и проводится совместными усилиями различных специалистов и теоретиков.

Разработаны (1) лабораторная методика синтеза оксидных наноматериалов и структур, обладающих очень малым поглощением в ТГц-диапазоне и достаточной величиной коэффициента преломления, и (2) лабораторная технология изготовления оптических элементов, содержащих периодические структуры и каналы (макроструктуры; среды, упорядоченные в масштабе длины волны), рис. а; (3) методика химической и структурной модификации наноструктурированных оксигидроксидов алюминия (НОА) с целью получения новых функциональных и композитных материалов, предназначенных для использования в качестве элементов устройств и сред, обладающими нелинейными свойствами в ТГц-диапазоне и дальней ИК-области. Синтезированы двухфазные нанокомпозиты MeOx:Al2O3(НОА), где Ме = Ti, Zr, Ce, и получены новые материалы, которые мы отнесли к новому классу оптических сред – квазиметаматериалам. (В отличие от метаматериалов, например: Chen H. et al. Nature 444, (2006) 597). Изготовлены пористые наноструктурированные среды, содержащие полые волноводные каналы, и исследованы их свойства в диапазоне ТГц. В ТГц-диапазоне на образцах НКОМ получен ряд физических эффектов, наблюдаемых в структурах с запрещенной фотонной зоной (рис. б), или фотонных кристаллах.

006 007 008

а  б  в

а – Образец НКОМ с сеткой каналов диаметром 200 мкм, толщина стенок ~ 200 мкм (оптический микроскоп); б – ТГц-спектр пропускания образца НКОМ с запрещенной фотонной зоной; в – структура НКОМ: CeO2:Al2O3(НОА) (просвечивающая электронная микроскопия).

Как методы синтеза материалов НКОМ, так и исследования их свойств осуществлены впервые и имеют научный приоритет. Возможно патентование способов получения материалов НКОМ, а также устройств, созданных на основе этих материалов.

Соисполнители: Кафедра нелинейной оптики и Международный учебно-научный лазерный центр Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.
 
 
shadow shadow
Яндекс.Метрика