В России будут изготавливаться наноразмерные источники одиночных фотонов

Консультативный научный совет фонда «Сколково» одобрил проект создания важных элементов будущих компьютеров — наноразмерных генераторов одиночных фотонов.

Проработка теоретической части проекта и математическое моделирование доверены группе доктора наук Василия Климова — сотрудникам лаборатории нанооптики Физического института им. П. Н. Лебедева РАН. Экспериментальную поддержку ей обеспечит группа профессора Виктора Балыкина из Института спектроскопии.

Генераторы фотонов учёные хотят построить на базе гиперболических метаматериалов, которые обычно получают путём чередования нанометровых диэлектрических и металлических слоёв (скажем, слоёв оксида алюминия и серебра). В материалах этого типа отсутствует так называемый дифракционный предел; иными словами, в них допускается распространение света со сколь угодно высокими пространственными частотами. «Если гиперболический метаматериал состоит из элементов с характерными размерами в 10 нанометров, то через него можно без затухания передавать изображение, элементы которого имеют размер в ~10 нм, — рассказывает г-н Климов. — В обычных же материалах при распространении света сохраняются лишь детали изображения размером в ~1 мкм».

Приблизительная схема предлагаемого устройства.

Целью проекта его авторы называют создание матрицы наноразмерных источников. Согласно плану, с помощью обычных микролинз свет будет подаваться на «линзу» из гиперболического метаматериала, которая обеспечит фокусировку пучков и их эффективное прохождение через золотую плёнку — матрицу — с множеством нанометровых отверстий. Если всё это удастся реализовать на практике, готовое устройство можно будет использовать в схеме оптического компьютера или биосенсора.

«В каждом отверстии такого биосенсора или биочипа можно разместить специальный биохимический препарат (например, заданную цепочку нуклеотидов), который реагирует только с конкретной составляющей анализируемого биоматериала (с обнаруживаемым дефектным кусочком ДНК), — рисует радужные перспективы г-н Климов. — Подсветив каждый элемент биопрепарата отдельным источником света, по изменениям в проходящем свете можно определить, произошла в этом отверстии реакция или нет, и сделать вывод о присутствии искомых молекул. Принципиально важно, что такая методика позволяет одновременно анализировать тысячи и тысячи участков цепочки ДНК».

Подготовлено по материалам ФИАН-информ.