Ученые Национального исследовательского технологического университета “МИСиС” разработали простой в изготовлении метаматериал-диэлектрик со свойствами анаполя. Он способен без остатка вбирать энергию и становиться прозрачным для электромагнитного излучения, что важно для разных областей – от солнечной энергетики до нанооптики. Статья о разработке опубликована в журнале Laser&Photonics Reviews.

Анаполь – неизлучающий рассеиватель, который можно считать идеальным резонатором: при облучении извне он сохранит всю полученную энергию внутри, а электромагнитные колебания будут затухать крайне медленно.

Искусственные метаматериалы-диэлектрики в целом сводят к минимуму рассеивание энергии, так как не нагреваются при электромагнитном облучении. Кроме того, метаматериалы можно масштабировать в оптическом диапазоне и контролировать их резонанс.

Метаматериал НИТУ МИСиС при электромагнитном облучении
Метаматериал НИТУ МИСиС при электромагнитном облучении

Обычно такие диэлектрики создают путем фабрикации сложных диэлектрических наночастиц или же напылением различных нанослоев.

Ученые НИТУ “МИСиС” предложили другой, весьма простой путь – перфорирование. То есть, создание отверстий (например, фокусируемым ионным пучком) в тонкой пленке кремния или другого диэлектрика.

“Нам удалось показать, что в оптическом диапазоне частот можно возбудить особое – анапольное – состояние, перспективное для сильной локализации электромагнитных полей и сенсоров”, – комментирует руководитель проекта, доцент НИТУ “МИСиС” Алексей Башарин.

По словам ученого, такой метаматериал может быть прозрачен для электромагнитных волн. В реальных экспериментах с кремнием это должно показать перспективность методики и существенно повысить прозрачность кремниевых пластин, например, для применения в солнечных батареях.

Руководитель проекта Алексей Башарин отмечает, что работа была выполнена аспирантом НИТУ “МИСиС” Анар Оспановой и студентом магистратуры Иваном Стенищевым. Работу над экспериментальной частью исследования НИТУ “МИСиС” продолжает совместно с Российской Академией Наук и зарубежными партнерами.