Международный коллектив учёных из России, Швеции и США предложил отказаться от золота и серебра в оптоэлектронных устройствах в пользу доступного и недорогого материала — нитрида титана. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
«Нитрид титана обладает превосходными антикоррозийными и термостабильными свойствами. Он нетоксичен и достаточно легко, а главное — дёшево синтезируется. А это крайне важно для его практического применения — в отличие от широко используемых золота и серебра», — отметил один из авторов исследования Илья Рассказов, сотрудник Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне.
Плазмонный резонанс и телекоммуникационный диапазон
Чтобы сделать оптоэлектронные устройства — например, лазеры и биосенсоры для медицины — точнее и быстрее, учёные применяют плазмонный резонанс. При этом явлении по поверхности металла распространяется электромагнитная волна, возникающая под воздействием света. Плазмонный резонанс можно получить на благородных металлах, однако они не позволяют добиться этого эффекта в телекоммуникационном диапазоне длин волн, который используется в подавляющем большинстве цифровой техники.
«Подавляющее большинство цифровой техники функционирует в телекоммуникационном частотном диапазоне, однако широко используемые в области плазмоники золото и серебро не позволяют добиться такого эффекта», — подчеркнул руководитель исследования Сергей Полютов из СФУ.
Именно поэтому сибирские учёные предложили использовать вместо золота и серебра нитрид титана — вещество, которое, к примеру, применяют для позолоты церковных куполов. Это решение открывает широкие перспективы для развития современной оптоэлектроники.
Выдающиеся характеристики нового материала
Исследования нитрида титана показали впечатляющие результаты: он создаёт плазмонный резонанс с добротностью в несколько тысяч раз большей, чем золото. Это означает, что материал значительно лучше сохраняет энергию, а колебания волн в нём затухают намного медленнее. Такие характеристики делают нитрид титана чрезвычайно привлекательным для практического применения в высокоточных приборах.
Сейчас усилия учёных сосредоточены на прикладной задаче — внедрении исследованного материала в производство оптоэлектронных устройств. В перспективе на его основе можно будет создать сверхчувствительные сенсоры для медицины, а также применить его в инфракрасной вибрационной спектроскопии. Это открытие способно существенно удешевить и улучшить целый класс технологий, которые сегодня широко востребованы в науке и промышленности.
Источник: scientificrussia.ru
