Создан новый российский метаматериал-диэлектрик для солнечных батарей и оптики
Учеными Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» разработан метаматериал-диэлектрик, уникальные характеристики и простота изготовления которого позволят использовать его для создания новейших оптических устройств.
Как известно, в сравнении с металлическими метаматериалами, диэлектрические более перспективны, так как они не нагреваются под действием электромагнитного излучения, что минимизирует рассеивание энергии. Кроме того, все материалы такого типа можно масштабировать в оптическом диапазоне и контролировать их резонанс.
Работа российских ученых демонстрирует новое перспективное направление в разработке метаматериалов. Ранее диэлектрические метаматериалы изготавливались путем фабрикации сложных диэлектрических (сферических или цилиндрических) наночастиц или же путем напыления различных нанослоев.
Исследования специалистов НИТУ «МИСиС» показали, что метаматериалы можно изготавливать путем перфорирования отверстий в тонкой пленке кремния или другого диэлектрика. Один из самых легких путей — использование FIB пучка — фокусируемого ионного пучка, который позволяет создавать отверстия до 5 нм. Разработанный метаматериал предлагается использовать в кремниевой нанооптике и солнечных батареях.
По сообщению разработчиков, в теоретической части исследования им удалось показать, что в оптическом диапазоне частот можно будет возбудить особое анапольное* состояние, которое перспективно для сильной локализации электромагнитных полей, а также сенсоров. Кроме того, российские ученые установили, что такой метаматериал может быть прозрачен для электромагнитных волн, что в реальных экспериментах с кремнием должно показать очевидность нашей методики и существенно повысить прозрачность кремниевых пластин, например, для применения в солнечных батареях.
*Анаполь — неизлучающий рассеиватель, прозрачный для электромагнитного излучения. В 2017 году ученые установили, что анаполь — идеальный резонатор. При облучении извне, анаполь сохраняет всю полученную энергию внутри, а электромагнитные колебания затухают крайне медленно.
Обсуждение