Петербургские ученые создали материал с рекордной эффективностью поглощения и излучения света

В Санкт-Петербурге ученые Университета ИТМО представили инновационный материал, который способен в десятки тысяч раз эффективнее взаимодействовать со светом, чем традиционный кремний. Как сообщает онлайн-журнал «Энергия+», новая разработка может стать основой для создания высокоточных сенсоров, эффективных источников света и современных вычислительных систем.

Ключ к успеху — особая метаповерхность, состоящая из упорядоченных цилиндров из золота и кремния. Эти наноструктуры размещены на металлической пленке и отделены от подложки тонким зазором. Такая конструкция позволяет материалу работать как ловушка для фотонов: даже минимальное количество вещества способно поглощать или излучать значительно больше света, чем обычные аналоги.

Выбор золота для создания метаповерхности не случаен. Этот металл отличается высокой отражающей способностью в видимом и инфракрасном диапазонах, а его атомная структура практически не позволяет поглощать фотоны. Благодаря этому золото усиливает взаимодействие света с кремнием, что и обеспечивает рекордную эффективность нового материала.

По словам Артема Ларина, научного сотрудника физического факультета Университета ИТМО, разработка может найти применение в самых разных сферах. В частности, она подходит для производства наносенсоров и наноизлучателей, востребованных в медицине, научных исследованиях и промышленности. Кроме того, материал может стать основой для оптических вычислительных систем, где носителями информации выступают фотоны, а не электроны. Это позволит повысить скорость обработки данных и снизить тепловыделение в устройствах.

Еще одно перспективное направление — солнечная энергетика. Метаповерхность, способная эффективно «запирать» свет и усиливать его взаимодействие с веществом, может лечь в основу новых солнечных батарей с повышенным КПД. Однако, как отмечают ученые, для этого потребуется доработать конструкцию: на данный момент материал наиболее эффективно работает с инфракрасным излучением длиной волны 1135 нанометров.

Разработка петербургских специалистов уже вызвала интерес у представителей различных отраслей. В ближайшее время планируется проведение дополнительных исследований и тестов, которые позволят адаптировать технологию для массового применения.