Лента новостей

Все новости

Популярное

Сибирские ученые создали уникальные фильтры для устройств будущего

 Яна Мясникова   Фото: https://www.iae.nsk.su/ru/

Сибирские ученые создали уникальные фильтры для устройств будущего

Научные сотрудники создали квазиоптические узкополосные фильтры для реализации метода субдискретизации в импульсной терагерцовой спектроскопии. Это изобретение будет полезно для исследований полупроводниковых материалов и кристаллов, для создания метаматериалов и устройств будущего телекоммуникационного диапазона 6G.

Исследователи Лаборатории функциональной диагностики низкоразмерных структур создали уникальные фильтры для наноэлектроники аналитического и технологического исследовательского центра «Высокие технологии и наноструктурированные материалы» физического факультета Новосибирского государственного университета и лаборатории терагерцовой фотоники Института автоматики и электрометрии СО РАН. 

Это изобретение было разработано в рамках работы, направленной на развитие методов фильтрации и субдискретизации в импульсной терагерцовой спектроскопии. С его помощью можно исследовать образцы не во всем терагерцовом диапазоне как раньше, а только в необходимой определенной части. Это экономит время и ресурсы без ущерба для точности результатов.

Импульсная терагерцовая спектроскопия (ИТС) – это новый метод анализа, который использует терагерцевое излучение (диапазон частот от 0.1 до 10 ТГц) для исследования различных материалов и веществ. Этот метод позволяет получать информацию о структуре, свойствах и динамике материалов на субпикосекундных временных масштабах.

— Терагерцовый диапазон находится между инфракрасным и радиодиапазонами, он небольшой и долгое время был недоступен исследователям из-за отсутствия технических возможностей. Его изучение происходило с двух сторон: со стороны освоения радиодиапазона и со стороны фотоники. Примечательно, что терагерцовый диапазон совмещает в себе как оптические методы, так и радиофизические, — объяснила научный сотрудник АТИЦ НГУ, младший научный сотрудник лаборатории терагерцовой фотоники ИАиЭ СО РАН Алина Рыбак.

Исследователи применили уже известные в радиофизике методы фильтрации и субдискретизации в терагерцовом диапазоне, для того чтобы ускорить время измерения на спектрометре. Для этого на основе интерференционных метаповерхностей (это специальные поверхности, которые могут изменять и контролировать свет, используя явление интерференции, то есть накладывания двух и более световых лучей друг на друга) ими были разработаны квазиоптические узкополосные фильтры, которые позволяли выделять необходимый терагерцовый диапазон. С помощью этих фильтров и применения метода субдискретизации удалось сократить время измерения на спектрометре без потери точности полученных результатов. Говоря простым языком, это фильтры, которые используют принципы оптики для фильтрации определенных диапазонов частот электромагнитного излучения. Благодаря квазиоптическому принципу, они более компактные и эффективные, потому что в них используются не линзы и призмы, как в традиционных оптических фильтрах, а метаповерхности (это тонкие слои материалов, которые имеют особую структуру на наноуровне (в миллион раз меньше толщины человеческого волоса). Эти структуры могут быть спроектированы так, чтобы взаимодействовать со светом определенным образом. Прим. автора) и интерференционные эффекты. 

— Использованные нами методы давно известны, но ранее в терагерцовом диапазоне не применялись. Мы стали первыми в мире, кому удалось доказать, что метод субдискретизации работает в данном диапазоне и его целесообразно применять. Идея создания узкополосного фильтра принадлежит моему научному руководителю, заведующему лабораторией терагерцовой фотоники ИАиЭ СО РАН Назару Николаеву. Полоса пропускания фильтра составляет всего лишь 4 %. Частота выбрана с целью детектирования узкой линии поглощения газа СО в локальном окне прозрачности атмосферы. Разработанный нами фильтр основан на эталоне Фабри-Перо и представляет собой полипропиленовую пленку с нанесенными с обеих сторон частотно-избирательными поверхностями в форме квадратных прорезей, выполненных из алюминия. Посредством численного моделирования пропускания нами были определены оптимальные геометрические параметры элементарной ячейки его структуры, — рассказала Алина Рыбак.  

Широкое применение такие фильтры могут найти в терагерцовых исследованиях полупроводниковых материалов и кристаллов, которые будут использоваться при создании различных приборов, а также для получения более сложных устройств, метаматериалов и метаповерхностей для устройств будущего телекоммуникационного диапазона 6G. Возможно и их применение в исследовании биологических объектов.

Численное моделирование производилось с использованием лицензионной программы Ansys HFSS.


Научные сотрудники создали квазиоптические узкополосные фильтры для реализации метода субдискретизации в импульсной терагерцовой спектроскопии. Это изобретение будет полезно для исследований полупроводниковых материалов и кристаллов, для создания метаматериалов и устройств будущего телекоммуникационного диапазона 6G.

Исследователи Лаборатории функциональной диагностики низкоразмерных структур создали уникальные фильтры для наноэлектроники аналитического и технологического исследовательского центра «Высокие технологии и наноструктурированные материалы» физического факультета Новосибирского государственного университета и лаборатории терагерцовой фотоники Института автоматики и электрометрии СО РАН. 

Это изобретение было разработано в рамках работы, направленной на развитие методов фильтрации и субдискретизации в импульсной терагерцовой спектроскопии. С его помощью можно исследовать образцы не во всем терагерцовом диапазоне как раньше, а только в необходимой определенной части. Это экономит время и ресурсы без ущерба для точности результатов.

Импульсная терагерцовая спектроскопия (ИТС) – это новый метод анализа, который использует терагерцевое излучение (диапазон частот от 0.1 до 10 ТГц) для исследования различных материалов и веществ. Этот метод позволяет получать информацию о структуре, свойствах и динамике материалов на субпикосекундных временных масштабах.

— Терагерцовый диапазон находится между инфракрасным и радиодиапазонами, он небольшой и долгое время был недоступен исследователям из-за отсутствия технических возможностей. Его изучение происходило с двух сторон: со стороны освоения радиодиапазона и со стороны фотоники. Примечательно, что терагерцовый диапазон совмещает в себе как оптические методы, так и радиофизические, — объяснила научный сотрудник АТИЦ НГУ, младший научный сотрудник лаборатории терагерцовой фотоники ИАиЭ СО РАН Алина Рыбак.

Исследователи применили уже известные в радиофизике методы фильтрации и субдискретизации в терагерцовом диапазоне, для того чтобы ускорить время измерения на спектрометре. Для этого на основе интерференционных метаповерхностей (это специальные поверхности, которые могут изменять и контролировать свет, используя явление интерференции, то есть накладывания двух и более световых лучей друг на друга) ими были разработаны квазиоптические узкополосные фильтры, которые позволяли выделять необходимый терагерцовый диапазон. С помощью этих фильтров и применения метода субдискретизации удалось сократить время измерения на спектрометре без потери точности полученных результатов. Говоря простым языком, это фильтры, которые используют принципы оптики для фильтрации определенных диапазонов частот электромагнитного излучения. Благодаря квазиоптическому принципу, они более компактные и эффективные, потому что в них используются не линзы и призмы, как в традиционных оптических фильтрах, а метаповерхности (это тонкие слои материалов, которые имеют особую структуру на наноуровне (в миллион раз меньше толщины человеческого волоса). Эти структуры могут быть спроектированы так, чтобы взаимодействовать со светом определенным образом. Прим. автора) и интерференционные эффекты. 

— Использованные нами методы давно известны, но ранее в терагерцовом диапазоне не применялись. Мы стали первыми в мире, кому удалось доказать, что метод субдискретизации работает в данном диапазоне и его целесообразно применять. Идея создания узкополосного фильтра принадлежит моему научному руководителю, заведующему лабораторией терагерцовой фотоники ИАиЭ СО РАН Назару Николаеву. Полоса пропускания фильтра составляет всего лишь 4 %. Частота выбрана с целью детектирования узкой линии поглощения газа СО в локальном окне прозрачности атмосферы. Разработанный нами фильтр основан на эталоне Фабри-Перо и представляет собой полипропиленовую пленку с нанесенными с обеих сторон частотно-избирательными поверхностями в форме квадратных прорезей, выполненных из алюминия. Посредством численного моделирования пропускания нами были определены оптимальные геометрические параметры элементарной ячейки его структуры, — рассказала Алина Рыбак.  

Широкое применение такие фильтры могут найти в терагерцовых исследованиях полупроводниковых материалов и кристаллов, которые будут использоваться при создании различных приборов, а также для получения более сложных устройств, метаматериалов и метаповерхностей для устройств будущего телекоммуникационного диапазона 6G. Возможно и их применение в исследовании биологических объектов.

Численное моделирование производилось с использованием лицензионной программы Ansys HFSS.


Новости партнеров

В России и мире

СМИ Израиля в истерике от того, что Запад теряет союзников: Саудовская Аравия
Стали известны минимальные баллы для поступления в вузы в 2025/26 году
Почему некоторые кошки нападают на собственное отражение в зеркале?
Как быстро избавиться от запаха чеснока изо рта, даже не используя жвачку
Добавьте в обычное молоко волшебный ингредиент, и получите женский эликсир здоровья и долголетия
Как отвечать хамам и грубиянам, чтобы они пожалели о сказанном
Вот какие чудеса творят с организмом всего 100 граммов этого корнеплода в день
Доказано нейробиологами: самая лучшая утренняя привычка, которая перевернет вашу жизнь за месяц
Девушки, ваша психика пострадает из-за них: самые жестокие и холодные мужчины по знаку Зодиака
Лавандовая магия: как защитить дом и улучшить жизнь с помощью ароматного растения