Красноярские учёные предложили новую структуру для управления светом. Благодаря её конструкции, включающей зеркала, жидкие кристаллы и золотые наночастицы, можно поглощать до 100% света и создавать новые инновационные оптические материалы и устройства. Например, идеальный стопроцентный поглотитель света. Результаты исследования опубликованы в журнале Photonics.

Для разработки современных устройств солнечной энергетики, датчиков и излучателей, фотоприёмников и лазеров необходимо проектировать и создавать новые функциональные элементы оптических устройств.

Сотрудники ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и СФУ предложили новую структуру для управления светом на микроуровне. Ее конструкция позволяет поглощать свет на 100%. Это открытие может стать важным шагом в развитии солнечной энергетики и других областей, где требуется эффективное преобразование световой энергии.

Ученые создали оптическую структуру, которая состоит из анизотропного зеркала, окруженного хиральным материалом — холестерическим жидким кристаллом, и метаповерхности — золотых наночастиц прямоугольной формы.

«Использование анизотропных зеркал, холестических жидких кристаллов и метаповерхности, состоящей из золотых нанокирпичей, отделённых от непрозрачной золотой подложки слоем диоксида кремния, обеспечивает уникальное сочетание оптических свойств, таких как управление поляризацией света, оптическая активность и плазмонный резонанс. Это позволяет создавать структуры с высокой степенью контроля над световыми волнами, что может привести к созданию новых, более эффективных и компактных устройств в области солнечной энергетики», — пояснил кандидат физико-математических наук научный сотрудник лаборатории фотоники молекулярных систем Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Рашид Бикбаев.

Исследователи обнаружили, что в точке критического взаимодействия между модами поглощение света достигает 100%. Разработанная оптическая структура может применяться в солнечной энергетике, где важно максимально эффективно преобразовывать солнечный свет в электричество.

«Мы обнаружили, что при определенных значениях периода метаповерхности она начинает поглощать свет очень эффективно. Это происходит, когда выполняется условие, которое называется критическим условием связи. Когда оно выполняется, метаповерхность поглощает свет практически полностью. Таким образом, предложенная структура для управления светом на микроуровне позволяет поглощать световые волны на 100%, что делает ее идеальным поглотителем счета. Эта характеристика является ключевым аспектом для повышения эффективности работы фотоприемников, датчиков, лазеров и других устройств», — рассказала Наталья Рудакова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории фотоники молекулярных систем Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН.

Источник: КНЦ СО РАН.