Кремниевые наносферы позволят контролировать оптические устройства при помощи магнитного поля

Магнитная проницаемость — это мера напряжённости магнитного поля, возникающего в веществе под действием магнитной индукции. Большинство оптических материалов имеет проницаемость, близкую к единице. Но для ряда приложений нужен более широкий диапазон этого параметра. Отрицательная проницамость, к примеру, может использоваться в устройствах, делающих предметы невидимыми, или для создания так называемых суперлинз.

Входящий свет вызывает в кремниевой наносфере как электрическое (E), так и магнитное поле (В). (Иллюстрация A*STAR.)

Арсений Кузнецов смог вместе с коллегами из сингапурского Агентства по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR) добиться изменяемой настройки магнитных параметров оптических материалов при помощи наночастиц кремния. Для их изготовления учёные обстреляли лазером кремниевую подложку, отделив от неё сферы диаметром в 100–200 нм.

Под электронным микроскопом полученные наносферы рассеивали свет, давая цвета от фиолетового до красного. В теоретическом анализе г-н Кузнецов отмечает, что этот оптический эффект обусловлен тем, что входящий свет генерирует на наносферах круговое электрическое поле или ток смещения.

А электрическое поле, в свою очередь, порождает колеблющееся магнитное поле внутри наносферы — так называемый магнитный диполь.

«Мы экспериментально показали, что кремниевые наночастицы могут иметь сильный электрический и магнитный дипольный резонанс в видимом спектре, — поясняет г-н Кузнецов. Преимущество нашего подхода в том, что он свободен от потерь энергии, поскольку все его режимы не связаны с реальным потоком электронов».

При этом свойства магнитного диполя на основе наносферы зависели от размера последней: при разных размерах они давали разные цвета. Сейчас группа г-на Кузнецова занимается разработкой более эффективных технологий контроля размера таких наносфер, что позволит избирательно настраивать их оптические свойства. В случае успеха этот метод может сыграть значительную роль в создании электроники, работающей на оптической элементной базе.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Scientific Reports.

Подготовлено по материалам A*STAR Research.