Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Интеллектуальные наноматериалы для фотоники

Интеллектуальные наноматериалы для фотоники

Опубликовал: Admin, 9-10-2020, 01:01, Нанотехнологии, 38, 0

Интеллектуальные наноматериалы для фотоники

С тех пор, как в 2010 году за исследования графена была присуждена Нобелевская премия по физике, двумерные материалы - нанолисты атомной толщины - стали горячей темой в науке. Этот значительный интерес обусловлен их выдающимися свойствами, которые имеют огромный потенциал для самых разных применений. Например, в сочетании с оптическими волокнами двухмерные материалы могут открыть новые возможности в области датчиков, нелинейной оптики и квантовых технологий.

Однако объединение этих двух компонентов до сих пор было очень трудоемким. Обычно атомно тонкие слои приходилось изготавливать отдельно перед переносом вручную на оптическое волокно. Вместе с австралийскими коллегами исследователям из Йены впервые удалось выращивать двумерные материалы непосредственно на оптических волокнах. Такой подход значительно облегчает получение таких гибридов. Результаты исследования были недавно опубликованы в известном журнале Материаловедение Дополнительные материалы .

Рост с помощью технологически актуальной процедуры

«Мы интегрировали Дихалькогениды переходных металлов - двумерный материал с превосходными оптическими и фотонными свойствами, который, например, сильно взаимодействует с Светом —, В специально разработанные стеклянные волокна», - объясняет доктор Фальк Эйленбергер из Йенский университет и Институт прикладной оптики и точного машиностроения им. Фраунгофера (IOF) в Германии. «В отличие от прошлого, мы не наносили лист толщиной в полнанометра вручную, а выращивали его непосредственно на волокне», - говорит Эйленбергер, специалист в области нанофотоники. «Это усовершенствование означает, что двухмерный материал можно легче интегрировать в волокно в больших масштабах. Мы также смогли показать, что свет в стекловолокне сильно взаимодействует с его покрытием». Шаг к практическому применению созданного таким образом интеллектуального наноматериала уже не за горами.

Успех был достигнут благодаря процессу роста, разработанному в Институте физической химии Йенского университета, который преодолевает предыдущие препятствия. «Путем анализа и контроля параметров роста мы определили условия, при которых двухмерный материал может непосредственно расти в волокнах», - говорит эксперт по двумерным материалам Jena профессор Андрей Турчанин, объясняя метод, основанный на химическом осаждении из паровой фазы (CVD). ) техники. Помимо прочего, для двумерного роста материала необходима температура выше 700 градусов Цельсия.

Платформа гибридного материала

Несмотря на эту высокую температуру, оптические волокна можно использовать для прямого выращивания методом химического осаждения из паровой фазы: «Чистое кварцевое стекло, которое служит подложкой, очень хорошо выдерживает высокие температуры. Оно термостойкое до 2000 градусов Цельсия», - говорит профессор Маркус. А. Шмидт из Института фотонных технологий им. Лейбница, который разработал волокна. «Их небольшой диаметр и гибкость позволяют использовать их в самых разных областях», - добавляет Шмидт, который также является профессором волоконной оптики в Йенском университете.

Таким образом, комбинация двухмерного материала и стекловолокна создала интеллектуальную материальную платформу, сочетающую в себе лучшее из обоих миров. «Благодаря функционализации стекловолокна с помощью двухмерного материала длина взаимодействия между светом и материалом теперь значительно увеличена», - говорит доктор Энтони Джордж, который вместе разрабатывает метод производства новых двухмерных материалов. с Турчаниным.

Датчики и нелинейные преобразователи света

Команда рассматривает возможные применения новой системы материалов в двух конкретных областях. Во-первых, сочетание материалов очень перспективно для сенсорной техники. Его можно использовать, например, для обнаружения низких концентраций газов. С этой целью зеленый свет, посылаемый через волокно, улавливает информацию из окружающей среды в областях волокна, функционализированных с помощью двумерного материала. Поскольку внешние воздействия изменяют флуоресцентные свойства двумерного материала, свет меняет цвет и возвращается к измерительному устройству в виде красного света. Поскольку волокна очень тонкие, датчики, основанные на этой технологии, также могут быть подходящими для применения в биотехнологии или медицине.

Во-вторых, такую ​​систему можно было бы использовать и как нелинейный преобразователь света. Благодаря своим нелинейным свойствам гибридное оптическое волокно может использоваться для преобразования монохроматического лазерного света в белый свет для приложений спектроскопии в биологии и химии. Исследователи из Йены также рассматривают приложения в области квантовой электроники и квантовой связи.

Исключительное междисциплинарное сотрудничество

Ученые, участвовавшие в разработке, подчеркивают, что успех проекта был обусловлен, прежде всего, исключительным междисциплинарным сотрудничеством между различными исследовательскими институтами в Йене. На основе исследований тюрингской исследовательской группы "2-D-Sens" и Центра совместных исследований "Нелинейная оптика вплоть до атомных масштабов" Университета Фридриха Шиллера, экспертов из Института прикладной физики и Института физической химии Йенского университета; Университетский центр фотоники Аббе; Институт прикладной оптики и точного машиностроения им. Фраунгофера IOF; и Институт фотонных технологий им. Лейбница сотрудничают в этом исследовании вместе с коллегами из Австралии.

«Мы вложили в этот проект разносторонний опыт и очень довольны достигнутыми результатами», - говорит Эйленбергер. «Мы убеждены, что разработанные нами технологии еще больше укрепят штат Тюрингии как промышленного центра с акцентом на фотонику и оптоэлектронику», - добавляет Турчанин. Недавно была подана заявка на патент на изобретение междисциплинарной группы.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии