Изменит оптику и энергетику. Создан материал на основе наночастиц золота

Исследователи из Южного федерального университета и Российского химико-технологического университета сделали значимый прорыв в области фотоники, разработав и изучив уникальный материал с аномально широкой полосой локализованного поверхностного плазмонного резонанса. В основе этого материала лежат наночастицы золота, размещенные в стеклянной матрице. Новые характеристики этого материала открывают перспективы для создания высокоэффективных устройств, включая солнечные панели.

Плазмонный резонанс — это явление, которое активно применяется в фотонных устройствах, тогда как большинство современных технологий основаны на электронах в полупроводниках.

Цель фотоники заключается в замене полупроводниковых технологий фотонными, что подразумевает управление фотонами вместо управления электронами. Хотя это труднее реализовать, ожидаемые преимущества касаются как скорости работы устройств, так и их энергоэффективности. Кроме того, плазмонный резонанс используется в различных биомедицинских датчиках.

Наночастицы золота, осажденные на чистом стекле с использованием оксидов, способны поглощать широкий спектр волн. Широкая полоса резонанса может быть точно настроена изменением температуры во время синтеза, что связано с взаимодействием частиц, возникающим при термической обработке стекла. Новый материал имеет потенциал в фотонике и солнечной энергетике, обеспечивая эффективное накопление и передачу энергии.

В нашем материале в прозрачной матрице стекла присутствуют наночастицы золота, причем эти наночастицы спонтанно формируют группы, и это приводит к появлению необычных свойств — очень широкого диапазона поглощения.

• Леон Авакян, доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической и вычислительной физики ЮФУ

Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Ceramics, поддержано грантами Российского научного фонда № 22–12–00106 и № 23–12–00102.

(а) Эффективность поглощения, рассчитанная для изолированных наночастиц золота и агломератов, содержащих 19, 43 или 87 наночастиц. (b) Эффективности поглощения (левая ось y) и рассеяния (правая ось y), рассчитанные для агломерата из 87 наночастиц (сплошные кривые) и изолированных наночастиц (короткие штрихи) / © Георгий Шахгильдян и др., Ceramics 2024, 7(2), 562-578

Изображение: ЮФУ