Nature Photonics: учёные создали первые фотонные кристаллы времени

Фото из открытых источников

Интернациональная команда учёных из Финляндии, Германии и Китая впервые создала реальные фотонные кристаллы времени — материалы, способные экспоненциально усиливать свет и открывающие путь к революционным технологиям в связи, диагностике и зондировании. Результаты работы были опубликованы на портале Nature Photonics.

В отличие от обычных фотонных кристаллов, обладающих пространственной структурой, фотонные кристаллы времени изменяются не в пространстве, а во времени. Это создаёт уникальные условия для распространения света, позволяя задерживать его и многократно усиливать интенсивность. Учёные объясняют, что такой эффект достигается за счёт формирования импульсных запрещённых зон, где свет «застревает» и накапливает энергию.

Одним из главных направлений применения новинки станут нанодатчики, которые смогут улавливать мельчайшие частицы, такие как вирусы или биомаркеры заболеваний. Благодаря способности фотонных кристаллов автоматически усиливать испускаемый свет, датчики станут более точными и чувствительными, что откроет новые возможности для ранней диагностики заболеваний.

Создание фотонных кристаллов времени для видимого света считалось практически недостижимым из-за сложности изменений свойств материалов на сверхвысоких скоростях. Ранее исследователям удавалось продемонстрировать такие кристаллы лишь на микроволновых частотах. Однако новая методика, основанная на использовании массива крошечных кремниевых сфер, позволила команде достичь оптических частот и создать настоящий фотонный кристалл времени в лабораторных условиях.

Это открытие прокладывает путь к созданию новых, более компактных и мощных оптических устройств, таких как лазеры и датчики. По мнению учёных, фотонные кристаллы времени могут привести к значительным изменениям в науке и технике, открыв доступ к ранее недостижимым уровням точности и эффективности.