Команда ученых Vanderbilt University во главе с Jason Valentine, используя самоорганизующиеся частицы и травление, создали почти идеальный отражатель, который может быть использован в телескопах и лазерах из кремния.
Высокоотражающие зеркала телескопов помогают захватить изображения слабых, далеких галактик и позволяют производить лазеры интенсивных пучков света.Исследователи придумали новый способ изготовления таких зеркал с помощью самоорганизующихся наночастиц. В прошлом году Valentine и его коллеги изготовили эффективный отражатель на поверхности кремниевой пластины, имеющей множество кремниевых цилиндров, размером в несколько сотен нанометров в диаметре.
Каждый из наноцилиндров действует как маленький резонатора для конкретных частот света.Регулируя размер цилиндров, инженеры смогли контролировать, насколько хорошо они отражают свет заданной частоте.Полученное зеркало способно отражать более 99% света. Хотя работа показала, что зеркала из метаматериалов могут быть эффективным, метод их получения был далек от практического применения: исследователям приходилось кропотливо создавать массивы, используя электронно-лучевую литографию, которую трудно масштабировать.
Сейчас группа Valentine придумала новый простой способ делать большие, почти идеальные отражатели. Они взяли готовые гранулы полистирола, 820 нм в поперечнике и поместили их на поверхность воды.Движимые электростатическими силами, шарики самоорганизовались в монослой на поверхности жидкости с повторяющейся гексагональной структурой.
Исследователи слили воду и расположили слоя из шариков на затопленной кремниевой пластине, а затем использовал процесс травления в плазме, уменьшив размер гранул до 560 нм.В ходе дальнейших тенологических операций, инженеры получили 2-см2массивы кремниевых цилиндров. Они отражают 99,7% падающего инфракрасного света в 1530 нм. Эксперт по метаматериалам Michael B. Sinclair говорит: «Это феноменальный результат, особенно для чего-то, сделанного из самосборки.Эта работа — впечатляющий шаг вперед в создании метаматериалов большой площади».