Российские ученые подтвердили оптический эффект на копии панциря водоросли
Ученые напечатали увеличенную в 2 тыс. раз копию панциря диатомовой водоросли и использовали ее для управления терагерцовым излучением. Природная структура может стать основой компактных компонентов для медицинских и промышленных приборов.
МОСКВА, 28 июля /Новости науки/. Российские ученые подтвердили эффект Тальбота на увеличенной в 2 тыс. раз копии панциря диатомеи. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Light: Advanced Manufacturing, сообщила пресс-служба Сколтеха.
Работа открывает новые возможности для создания устройств, управляющих терагерцовым излучением. Такие приборы могут применяться для выявления скрытых дефектов в материалах, биомедицинской визуализации и диагностики заболеваний, в том числе рака кожи.
«Следующим шагом может стать переход от демонстрационной масштабированной модели к целенаправленному проектированию диатомоподобных структур: подбор материалов с низкими оптическими потерями и оптимизация их геометрии под конкретные задачи», — рассказала старший преподаватель Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Юлияна Цветинович.
Панцирь диатомовой водоросли представляет собой сложную природную фотонную структуру. Многослойная сеть отверстий перераспределяет проходящий свет и формирует внутри панциря определенный световой рисунок — так проявляется эффект Тальбота. У настоящей водоросли он возникает в видимом диапазоне.
Увеличение структуры примерно в 2 тыс. раз позволило перенести этот эффект в терагерцовый диапазон и упростить эксперимент. Для изготовления модели ученые изучили панцирь с помощью сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии, восстановили его трехмерную геометрию и напечатали копию из фотополимерной смолы.
Терагерцовое излучение способно проникать в диэлектрические материалы и выявлять внутренние повреждения. Оно не относится к ионизирующему излучению, в отличие от рентгеновских и гамма-лучей, но при этом чувствительно к содержанию воды в биологических тканях.
Ранее эффект Тальбота в терагерцовом диапазоне изучали преимущественно на простых плоских решетках. Возможность его возникновения в структуре, повторяющей панцирь диатомеи, та же группа предсказала годом ранее, однако экспериментально подтвердила впервые. В исследовании участвовали специалисты Сколтеха, Курчатовского института, ИОФ РАН и ИФТТ РАН. Работу поддержал Российский научный фонд.
Работа открывает новые возможности для создания устройств, управляющих терагерцовым излучением. Такие приборы могут применяться для выявления скрытых дефектов в материалах, биомедицинской визуализации и диагностики заболеваний, в том числе рака кожи.
«Следующим шагом может стать переход от демонстрационной масштабированной модели к целенаправленному проектированию диатомоподобных структур: подбор материалов с низкими оптическими потерями и оптимизация их геометрии под конкретные задачи», — рассказала старший преподаватель Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Юлияна Цветинович.
Панцирь диатомовой водоросли представляет собой сложную природную фотонную структуру. Многослойная сеть отверстий перераспределяет проходящий свет и формирует внутри панциря определенный световой рисунок — так проявляется эффект Тальбота. У настоящей водоросли он возникает в видимом диапазоне.
Увеличение структуры примерно в 2 тыс. раз позволило перенести этот эффект в терагерцовый диапазон и упростить эксперимент. Для изготовления модели ученые изучили панцирь с помощью сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии, восстановили его трехмерную геометрию и напечатали копию из фотополимерной смолы.
Терагерцовое излучение способно проникать в диэлектрические материалы и выявлять внутренние повреждения. Оно не относится к ионизирующему излучению, в отличие от рентгеновских и гамма-лучей, но при этом чувствительно к содержанию воды в биологических тканях.
Ранее эффект Тальбота в терагерцовом диапазоне изучали преимущественно на простых плоских решетках. Возможность его возникновения в структуре, повторяющей панцирь диатомеи, та же группа предсказала годом ранее, однако экспериментально подтвердила впервые. В исследовании участвовали специалисты Сколтеха, Курчатовского института, ИОФ РАН и ИФТТ РАН. Работу поддержал Российский научный фонд.
