Медь помогла нанофотонике преодолеть дифракционный предел

Медь помогла нанофотонике преодолеть дифракционный предел

Ученые из МФТИ впервые создали нанофотонные компоненты на основе меди, которые могут эффективно преобразовать свет в поверхностные электромагнитные волны. Это позволит обойти дифракционный предел, который накладывает ограничения на создание нанофотонных микросхем. Результаты исследования опубликованы в журнале NanoLetters.

Технологии на основе нанофотоники позволяют усовершенствовать интегральные микросхемы, ускоряя процесс передачи сигналов. Основная проблема заключается в том, что дифракция света, ограничивает минимальные размеры фотонных компонентов до величины, приблизительно равной длине волны света. Именно поэтому нанофотонные компоненты пока еще не могут по размеру сравниться с современными транзисторами. Чтобы обойти дифракционный предел, ученые используют металл-диэлектрические структуры, которые могут преобразовывать свет в поверхностные плазмон-поляритоны — электромагнитные волны, распространяющиеся по поверхности металла.

Лучше всего для создания таких волноводов подходят золото и серебро. Другие металлы характеризуются большим поглощением электромагнитного излучения и не могут служить проводниками для поляритонов. Однако золото и серебро несовместимы с такими стандартными технологиями построения электронных схем, как КМОП.

Подходящей альтернативой золоту может служить медь, поскольку частота плазмонных колебаний на ее поверхности сравнима с золотом. Единственный ее недостаток состоит в больших потерях электромагнитного излучения и очень маленькой длины распространения плазмон-поляритонов.

Ученые обнаружили, что обойти этот недостаток можно с помощью специально подобранной методики изготовления медного волновода, которая позволяет создать структуру, подходящую для распространения волн. Они создали многослойный материал из кремниевой пластинки, поликристаллической меди, диоксида кремния и нитрита кремния. Для того, чтобы придать ему необходимую форму исследователи воспользовались электронно-лучевой литографией и методом плазменного травления.

С помощью сканирующей электронной и ближнепольной оптической микроскопии ученые проверили, как распространяются плазмон-поляритоны по поверхности медного слоя. Результаты показали, что длина распространения плазмон-поляритонов превысила 40 микрометров, что делает медь даже более эффективным волноводом, чем золото. При этом медь подходит для создания компонентов, которые совместимы с электронными микросхемами на основе кремния.

Ученые надеются, что их исследование станет основой для создания медных нанофотонных и плазмонных компонентов, которые могут быть использованы для создания таких устройств, как нанолазеры, оптоэлектронные процессоры или суперкомпьютеры.

N+1

Похожие новости:
Провода из полимеров собрались в трехмерные структуры
Инженеры из Массачусетского технологического университета научились собирать микроскопические полимерные провода в трехмерные структуры. Это позволит в будущем создавать микрочипы с многослойным расположением контактов. Работа опубликована в журнале Science, ее краткое содержание приводится на сайте университета. Миниатюризация микрочипов с проводящими проводами ..
2012-06-9 1442 0 Технология
0
Создан первый микроскоп на запутанных фотонах
Ученые из университетов Осаки и Хоккайдо разработали метод световой микроскопии, который использует запутанные фотоны для придания большей контрастности изображению. По словам физиков, точность нового метода на 30 процентов превышает стандартный квантовый предел четкости для обычных фотонов. Исследование ..
2014-02-11 1747 4 Технология
0
Химики создали супергидрофобную медь из «красного дерева»
Химики из Нанкинского Научно-Технологического Университета разработали новый способ синтеза супергидрофобной меди на основе древесины азиатского «красного дерева». Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.Авторы работы использовали структуру древесины диптерокарпа в качестве шаблона для будущего материала. Ученые ..
2016-01-15 1274 0 Технология
0
Суперлинзы: на пороге создания почти совершенных линз
Суперлинзы позволят вам увидеть вирус в капле крови и сделают возможным улучшение и удешевление товаров в области электроники. Это позволит создать микроскопы с ультравысоким разрешением, которые станут такой же обыденностью, как видеокамеры в наших мобильных телефонах. Пока еще никому не удалось создать суперлинзы, ..
2012-01-30 1941 0 Технология
0
Новая солнечная батарея нарушила законы физики
Инженеры из Массачусетского технологического института создали солнечную батарею, которая может превращать тепло в свет, повышая свою энергоэффективность. Этим удалось преодолеть теоретически предсказанный предел, ограничивающий работоспособность фотоэлементов. Исследование опубликовано в журнале Nature Energy.В 1961 ..
2016-05-25 2485 0 Технология
0
Немагнитные металлы превратили в магниты
Комбинируя тонкие пленки металлов с молекулами углерода, ученым удалось превратить немагнитные вещества (медь и марганец) в магниты. Об этом сообщает журнал Nature. Магнитные явления пока очень слабы и проявляются всего несколько дней, однако новое открытие способно ..
2015-08-09 4550 0 Технология
0
Японские ученые вырастили функциональные ткани печени
Ученые в Японии вырастили функциональную ткань человеческой печени из стволовых клеток. Новая технология позволит решить проблему нехватки донорских тканей для трансплантации. Ученые для начала вырастили «зародыш» печени из человеческих стволовых клеток, а потом пересадили их живым мышам. В результате ..
2013-07-9 1929 0 Технология
0
Российские ученые научились варить несовместимые металы
Новосибирские учёные придумали, как сделать самолёты, ракеты и ядерные электростанции ещё прочнее, а значит, безопаснее. Технологию, способную обеспечивать сварку несочетаемых материалов, разработали ученые из Новосибирска – уникальный метод может использоваться в ракетной, авиационной промышленности и при строительстве атомных электростанций. ..
2013-01-16 2043 0 Технология
0
Nokia освоит миллиардный грант на внедрение графена
Nokia стала одной из компаний, получивших от Европейского союза крупный грант на изучение графена, самого прочного и тонкого материала на Земле. Размер субсидии — 1,35 миллиарда долларов, пишет CNET. Деньги на исследования будут выплачиваться постепенно, в течение ..
2013-02-2 1547 0 Технология
0
Лекарства впервые ввели напрямую в мозг с помощью ультразвука
Канадские медики впервые в истории смогли преодолеть гемато-энцефалический барьер и доставить химиотерапевтические препараты непосредственно в ткани мозга. Об этом сообщает издание The Motherboard.Гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) — это клеточный фильтр между кровеносной и центральной нервной системами, защищающий мозг от проникновения ..
2015-11-11 1381 0 Технология
1
Разработана 4D печать, при которой предметы самоорганизуются
Мы живем в трехмерном мире, но иногда в наших разговорах всплывает 4D, например, когда мы описываем четвертое измерение в фильмах или выдвигаем гипотезу по метафизике - это, тот же основополагающий принцип: желание превзойти нынешний уровень человечества и/или понять человеческое состояние, сообщает it-site.net. Армия ..
2013-12-2 2269 0 Технология
0
Разработана 4D печать, при которой предметы самоорганизуются
Мы живем в трехмерном мире, но иногда в наших разговорах всплывает 4D, например, когда мы описываем четвертое измерение в фильмах или выдвигаем гипотезу по метафизике - это, тот же основополагающий принцип: желание превзойти нынешний уровень человечества и/или понять человеческое состояние, сообщает it-site.net. Армия ..
2013-12-2 0 0 Технология
0
Искусственный фотосинтез стал эффективным
На химфаке Королевского технического института в Швеции сумели создать искусственный механизм фотосинтеза, который по скорости химической реакции не уступает фотосинтезу растений. По словам самих исследователей, это открывает новые перспективы в альтернативной энергетике. Раньше многие пытались воспроизвести часть ..
2012-04-13 3966 0 Технология
0
Графеновая матрица обещает революцию в цифровой фотографии
Группа ученых из Наньянского технологического университета (NTU) в Сингапуре разработала светочувствительную матрицу из графена, которая поможет делать качественные снимки в условиях низкой освещенности. Новый сенсор оказался в тысячу раз чувствительнее к свету, чем CMOS и CCD, и ему нужно в 10 раз меньше энергии. Исследование ..
2013-06-1 1829 1 Технология
1
Перовскиты могут удвоить КПД солнечных батарей за счет горячих носителей
Американские исследователи показали, что в солнечных элементах на основе перовскитов носители заряда, обладающие избыточной энергией, способны преодолевать значительное расстояние, прежде чем рассеют ее в виде тепла. Это означает, что реализовать фотоэлектрические элементы на горячих носителях, для которых теоретический предел КПД вдвое ..
2017-04-13 9900 0 Технология
0