Материалы портала «Научная Россия»

Гибридные наноантенны станут новой платформой для сверхплотной записи информации

Гибридные наноантенны станут новой платформой для сверхплотной записи информации
Ученые разработали технологию, которая позволит ускорить изготовление наночипов для оптических компьютеров, а также сделает возможным создание широкого класса оптических наноустройств.

Ученые из Университета ИТМО, Санкт-Петербургского академического университета и Объединенного института высоких температур РАН разработали новую платформу для эффективного управления светом на наноуровне и оптической записи информации на основе гибридных металло-диэлектрических наноантенн. Технология позволит ускорить изготовление наночипов для оптических компьютеров нового поколения, а также сделает возможным создание широкого класса оптических наноустройств, локализующих, усиливающих и управляющих светом в наномасштабе. Статья опубликована в журнале Advanced Materials.

Исследователи разработали методику создания массивов гибридных наноантенн и высокоточной настройки отдельных наноантенн в составе массива. Достичь этого удалось путем последовательного проведения двух этапов: литографии и избирательного воздействия на «полуфабрикат» фемтосекундным лазером — лазером сверхкоротких импульсов. Наноантенна — устройство, превращающее свободно распространяющийся свет в сильно локализованный (сжатый в несколько десятков нанометров).

Полученные наноантенны состоят из двух компонентов: усеченного кремниевого конуса и расположенного на нем золотого диска. Ученые показали, что при помощи наномасштабного лазерного плавления можно с высокой точностью изменять форму золотой частицы, не затрагивая кремниевую. Причем при изменении формы только золотой частицы также изменяются оптические свойства наноантенны в целом, так как достигается различная степень наложения резонансов кремниевой и золотой наночастиц в составе наноантенны.

Преимущество нового метода перед обычным нагревом — в возможности проводить настройку отдельных наноантенн в составе массива и с высокой точностью управлять оптическими свойствами гибридных наноструктур.

Работа показала, что гибридные наноантенны перспективны с точки зрения оптической записи информации со сверхвысокой плотностью. Современные оптические диски позволяют записывать информацию с плотностью около 10 Гбит/дюйм2, что равно размерам одного пикселя в несколько сот нанометров. Несмотря на то, что такие габариты сопоставимы с разработанными гибридными наночастицами, ученые дополнительно предлагают контролировать их цвет во всем видимом диапазоне. Эта манипуляция приводит к добавлению еще одной «размерности» для записи информации, что существенно увеличивает емкость носителя информации.

Кроме того, метод избирательной модификации гибридных наноантенн поможет создавать новые дизайны гибридных метаповерхностей, волноводов, а также компактных сенсоров для экологического мониторинга окружающей среды.

«В предложенной нами концепции асимметричной гибридной наноантенны мы объединили два, как считалось прежде, альтернативных друг другу направления: плазмонику и диэлектрическую нанофотонику. Наши гибридные наноструктуры унаследовали их преимущества — локализацию и усиление света в наномасштабе, низкие оптические потери, а также возможность управления диаграммой направленности. В свою очередь, применение лазерного плавления позволяет точно и быстро менять оптические свойства таких структур и в перспективе записывать информацию с крайне высокой плотностью», — пояснил Дмитрий Зуев, ведущий автор работы.

гибридные наноантенны управление светом фемтосекундный лазер

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий