Вопрос исследования взаимодействия световых волн с веществом уже давно занимает ученых по всему миру. Особое внимание уделяется оптическим микрорезонаторам, которые открывают путь к разработке передовых источников одиночных фотонов и чувствительных биосенсоров. Разработки в этой области становятся все актуальнее, поскольку портативные и экономичные устройства на базе новых материалов могут оказать большое влияние на медицинскую диагностику, связь и электронику будущего.
Современные микрорезонаторы: вызовы и перспективы
Микрорезонаторы, изготовленные из пористого кремния, выделяются своей экономичностью и возможностью гибко настраивать их характеристики благодаря электрохимическому травлению. Это делает их исключительно перспективными материалами для сенсорных и оптоэлектронных решений. Однако изготовление таких структур сопряжено с техническими сложностями — добиться устойчиво высоких показателей качества (добротности) до сих пор удавалось редко, и стандартные значения часто не достигали и сотни.
Научный прорыв МИФИ: синергия моделирования и экспериментов
Специалисты Центра «Нано-Фотон» НИЯУ МИФИ с руководителем проекта, профессором Николаем Каргиным, совершили значимый шаг вперед. Ими разработан инновационный подход к созданию микрорезонаторов на основе пористого кремния, в котором теория и эксперимент идут рука об руку. Используя детальное компьютерное моделирование и последующую валидацию на практике, ученые добились двукратного увеличения добротности микрорезонатора. Эта характеристика определяет, как долго свет способен сохраняться внутри резонатора, что критично важно для многих прикладных задач.
Более того, в новых микрорезонаторах оптимизированная структура позволила значительно усилить флуоресцентный ответ встраиваемых веществ. Интеграция флуорофоров ведет к шестикратному сужению полосы излучения — это прямое свидетельство эффективного взаимодействия светового импульса с материалом внутри резонатора. Такое сочетание преимуществ позволяет разработчикам точнее контролировать параметры устройств для фотонных и сенсорных технологий нового поколения.
Влияние на будущие технологии
Расширяя возможности моделирования и гибкой настройки свойств микрорезонаторов, команда НИЯУ МИФИ закладывает основу для появления принципиально новых устройств. В частности, полученные результаты открывают путь к разработке источников одиночных фотонов, которые необходимы для квантовой криптографии и ультрачувствительных сенсоров. Высокая спектральная селективность и повышенная эффективность излучения позволят существенно продвинуть развитие медицинских биосенсоров, систем ранней диагностики и новых методов хранения информации.
Опыт профессора Николая Каргина, который возглавляет этот проект, и стремление коллектива МИФИ к внедрению самых современных научных подходов, стали залогом успешного достижения поставленных целей. Технология, созданная в НИЯУ МИФИ, уже привлечена к реализации проектов, поддержанных Министерством науки и высшего образования РФ.
Новые горизонты для отечественной фотоники
Итоги исследования демонстрируют, что отечественная наука движется в ногу с мировыми тенденциями и способна создавать уникальные технологические решения мирового уровня. Оптимистичный настрой коллектива МИФИ и целеустремленность гарантируют дальнейшие успехи на пути создания новых фотонных, сенсорных и оптоэлектронных платформ с повышенными характеристиками точности и эффективности.
Благодаря подобным научным достижениям МИФИ с каждым годом укрепляет позиции инновационного центра, открывая перед студентами и учеными новые возможности для исследовательской деятельности и внедрения передовых технологий в самые разные сферы жизни.
Мы используем файлы cookie, чтобы обеспечить максимально удобную работу с нашим сайтом. Продолжая пользоваться сайтом, Вы соглашаетесь с использованием нами cookie-файлов.
