Nanomateriały do fotoniki
Szybkie postępy w zakresie nanomateriałów, posiadających niezwykłe właściwości optyczne, elektryczne i magnetyczne, dostarczają elementów budulcowych dla pewnej coraz ważniejszej dziedziny. Sieć szkoleniowa PHANTASY (Photonic applications of nanoparticle assemblies and systems), finansowana ze środków UE, zrzeszyła trzech partnerów europejskich i po jednym z Japonii i Rosji, a jej założeniem jest opracowanie zaawansowanych nanostruktur do manipulowania światłem. Naukowcy i badacze zajmowali się zespołami koloidalnymi, nanocząstkami, tlenkami i metalami. Kryształy fotoniczne to struktury okresowe, które kontrolują przepływ światła w niezwykły sposób. Dzięki wielu odbijającym światło powierzchniom na bardzo małych długościach, zbliżonych do długości fal padającego światła, potrafią one prowadzić światło przez ostre zakręty, a nawet całkowicie je przechwytywać. Zespół stworzył samoorganizujące się koloidalne kryształy fotoniczne oraz kryształy plazmoniczne, a także heterokryształy z krzemu i polistyrenu, zarówno na podłożach sztywnych, jak i elastycznych. Przerwy między kryształami wypełniono metalami, polimerami lub tlenkami przy pomocy osadzania warstwy atomowej oraz scharakteryzowano właściwości nowego systemu nanocząstkowego. Nowo opracowane materiały zmieniały właściwości (np. kolor) w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne takie jak naprężenie czy pole elektryczne. Oznacza to, że znajdą one wiele zastosowań, od obwodów optycznych w komunikacji po pozyskiwanie i gromadzenie energii. W ramach innego obszaru prac powstaje też metaliczno-dielektryczna platforma kryształów koloidalnych do obwodów plazmonicznych, transformacji optycznych i kwantowego przetwarzania informacji. Naukowcy przygotowali hybrydowe kryształy plazmoniczno-fotoniczne i macierze nanoprzewodów metalowych i półprzewodnikowych przy pomocy szablonu wykonanego z kanalików z azbestu. Zespół zsyntetyzował również struktury fotoniczne z powłoką metalową i dokładnie zbadał różne moduły powierzchni. Wyniki pokazały, że głębokie pofałdowania w optycznie transparentnych foliach metalowych umożliwiają nakładanie się rezonansu, co może ułatwić integrację fotoniczną i obniżyć koszty produkcji.
Słowa kluczowe
Nanomateriały, fotonika, PHANTASY, skupiska nanocząstek, nanostruktury
