Метаматериал мы создаем…

В середине сентября во Владивостоке прошла международная конференция «Метанано-2017». Ученые не только оценили приятное климатическое расположение острова Русский, но и пообщались с коллегами на стендовой сессии. Корреспондент «Мегабайт» Ирина ТРОЦЕНКО пересекла семь часовых поясов России и узнала, какие перспективы научных горизонтов стоят перед молодыми исследователями метаматериалов.

Это нанодиско
Мария Крайчук, 
магистрант МГУ, лаборатория нанооптики и метаматериалов 

В моей работе используются диэлектрические кремниевые нанодиски, которые обладают магнитными и электрическими резонансами типа «Ми». Я изучаю, возможно ли контролировать взаимодействие нанодисков между собой через их локальные поля, изменяя параметры возбуждения.  

Я вращаю поляризацию возбуждающего импульса, параллельно провожу расчеты и эксперименты. Беру структуру-тример (три диска-цилиндра высотой 270 нм и диаметром 265 нм, расположенные в вершинах равнобедренного треугольника) и считаю коэффициент пропускания излучения, чтобы определить положение и тип резонанса. Затем рассчитываю интеграл локальных полей внутри образца для различных длин волн. 

Оказывается, изменение поляризации падающего излучения влияет на локализацию поля внутри дисков. Я выяснила, что сила взаимодействия через локальные поля зависит также от взаимного расположения дисков, их размера, типа структуры и длины волны возбуждающего излучения. Например, если диски находятся близко, то зависимость взаимодействия от поляризации падающего излучения усиливается, а если далеко — уменьшается. Это означает, что, изменяя размеры дисков, расстояние между ними и длину волны, мы можем влиять на взаимодействие нанообъектов, а затем это детектировать.

Практическая польза исследования в том, что мы можем создавать структуры с определенной симметрией, которыми можно детектировать особенности изменения поля. Это исследование актуально для создания устройств, контролирующих излучение, например, в оптических каналах связи или оптических компьютерах.

Наноантенны для света
Анастасия Залогина, 
аспирант Университета ИТМО

Развитие технологий приводит к тому, что имеющихся мощностей и систем для передачи информации не хватает, они не справляются. Поэтому нас ждет будущее с технологиями, которые используют передачу оптических сигналов, а не электрических. 

Для таких систем будут необходимы источники одиночных фотонов — наноразмерные объекты, которые позволяют передавать информацию с минимальными потерями. Но так как мы не знаем, куда именно полетит фотон после 
излучения, необходимо создать квантовый интерфейс, который позволит его направлять. 

Многие исследователи применяют для этого фотонные кристаллы, волокна, металлические (плазмонные) наноструктуры, однако такие 
объекты сложно внедряются в квантовые чипы и теряют много информации при передаче данных. 

В моей работе продемонстрирована новая концепция к управлению оптическими сигналами с помощью диэлектрических наноантенн. Такая структура состоит из источника одиночных фотонов, наноалмаза с внедренным точечным дефектом и ди­электрической наноантенны. Антенна представляет собой кремниевую наночастицу, которая получена путем лазерной абляции. 

С помощью теоретических расчетов я исследовала поиск оптимального расположения центра излучения в наноалмазе и подбирала геометрические параметры наноструктуры, чтобы добиться максимально эффективного управления излучением. На данный момент мы занимаемся экспериментальной частью.

Универсальное покрытие
Игорь Имшенецкий 
и Константинэ Надараиа, 
младшие научные сотрудники отдела электрохимических систем и модификации поверхности 
Института химии Дальневосточного отделения РАН

Мы разрабатываем способы защиты металлов и сплавов от различных видов воздействий.

Чтобы создавать защитные покрытия, мы в основном используем плазменное электролитическое оксидирование (ПЭО). Этому способу нанесения покрытий  несколько десятков лет, но он развивается и не потерял актуальность до сих пор. 

Одно из направлений исследований — формирование биоактивных покрытий на сплавах титана и магния. Титановые сплавы уже используются в медицине в качестве имплантатов, и для них важно создать поверхностный слой, обеспечивающий химическую связь с костной тканью.

А магниевые сплавы — перспективный биорезорбируемый материал. Имплантат, изготовленный из него, после определенного времени должен раствориться в организме и не нанести вред.

Магниевые сплавы слишком быстро корродируют, теряя механическую прочность. Чтобы избежать этого, мы предлагаем создавать на их поверхности антикоррозионные, биосовместимые покрытия. Наша технология позволяет формировать на поверхности имплантата ПЭО-слой, который содержит фосфаты кальция и гидроксиапатит. Из него, кстати, состоят кости всех позвоночных, поэтому проблемы, связанные с отторжением имплантата в этом случае исключаются. Обе наши разработки прошли лабораторные испытания на мышах. Полученные результаты обнадеживают. 

Разработки нашего коллектива уже  заняли свое место в индустрии Приморского края. Например, в качестве защиты от гальванической коррозии и износа применяют композиционные покрытия, которые получают, используя метод ПЭО и нанося различные фторорганические и другие соединения. Такая технология была внедрена на Дальневосточном заводе «Звезда» в конце 2015 года.

Материал опубликован в газете «Мегабайт»