Необычные оптические наноматериалы
-
Upload
nanoweek -
Category
Technology
-
view
935 -
download
5
description
Transcript of Необычные оптические наноматериалы
![Page 1: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/1.jpg)
Моисеев Сергей Геннадьевич
Необычные оптические НАНОматериалы
«Неделя нанотехнологий» в Ульяновске, 7 апреля 2011 г.
![Page 2: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/2.jpg)
Проводники
ПриродныеПриродные материалыматериалы
Полу-проводники
Диэлектрики
Металлический блеск …………….. Прозрачность
Al, Au, Ag, Fe, … Ge, Si, … стекло, сапфир, …
![Page 3: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/3.jpg)
Слоистая структура
ПриродныеПриродные материалыматериалы
Толщина слоев ~ 100 нм
Новые оптические свойства!
![Page 4: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/4.jpg)
Диэлектрические зеркала
ПриродныеПриродные материалыматериалы
Отражательная способность близка к 100%
![Page 5: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/5.jpg)
Просветляющие покрытия
ПриродныеПриродные материалыматериалы
Отражательная способность близка к 0%
![Page 6: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/6.jpg)
ВеществоПоказатель
преломления
алмаз n = 2.4
стекло n = 1.4 – 2.2
вода, лед n = 1.3
воздух n = 1
ПриродныеПриродные материалыматериалы
![Page 7: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/7.jpg)
НАНОматериалыНАНОматериалы
вещество #1
вещество #2
Свойства метаматериалов не только не присущи используемым компонентам, но, в принципе, не могут быть найдены в природе.
Метаматериалы – искусственно созданные материалы, обладающие свойствами, отличающимися от свойств природных материалов
![Page 8: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/8.jpg)
МетаматериалыПриродные материалы
Показатель преломления
сверхбольшой n >> 1
единичный n ≈ 1
малый 0 < n < 1
отрицательный n < 0
ВеществоПоказатель
преломления
алмаз n = 2.4
стекло n = 1.4 – 2.2
вода, лед n = 1.3
воздух n = 1
МетаматериалыМетаматериалы
![Page 9: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/9.jpg)
Среды ВеселагоСреды Веселаго
Пионерские исследования советского
физика Виктора Георгиевича Веселаго в
1967-68 гг. (3 статьи в журнале «Успехи
физических наук»)
Экспериментальное подтверждение через >30 лет!
Волна интереса к метаматериалам в 21 веке.
![Page 10: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/10.jpg)
случай n2>0
Среды ВеселагоСреды Веселаго
![Page 11: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/11.jpg)
случай n2>0 случай n2<0
свет преломляется в ином направлении («отрицательном»)
ОТРИЦАТЕЛЬНОЕПРЕЛОМЛЕНИЕ
Среды ВеселагоСреды Веселаго
![Page 12: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/12.jpg)
Среды ВеселагоСреды Веселаго
![Page 13: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/13.jpg)
Среды ВеселагоСреды Веселаго
![Page 14: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/14.jpg)
«Рассеивающая» и «собирающая» линзы
Среды ВеселагоСреды Веселаго
![Page 15: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/15.jpg)
Это устройство фокусирует в точку излучение точечного источника, но не фокусирует в точку параллельный пучок лучей.
Источник света Изображение
«Линза Веселаго»
Среды ВеселагоСреды Веселаго
![Page 16: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/16.jpg)
Общий принцип «невидимости» - огибание светом препятствия
МетаматериалыМетаматериалы
![Page 17: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/17.jpg)
МетаматериалыМетаматериалы
![Page 18: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/18.jpg)
Фотография метаматериала с отрицательным показателем преломления
МетаматериалыМетаматериалы
![Page 19: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/19.jpg)
радиодиапазон видимая область
МетаматериалыМетаматериалы
![Page 20: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/20.jpg)
МетаматериалыМетаматериалы
![Page 21: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/21.jpg)
МетаматериалыМетаматериалы
Нанокомпозитные материалы
Наноразмерные металлические
частицы (Au, Ag, …)
в прозрачной среде (стекло,
поликарбонат, …)
Металлический блеск .. Прозрачность
![Page 22: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/22.jpg)
МетаматериалыМетаматериалы
Нанокомпозитные материалы
![Page 23: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/23.jpg)
Спасибо за внимание
![Page 24: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/24.jpg)
Метаматериалы
![Page 25: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/25.jpg)
Нанотрубочные транзисторы на
гибкой полимерной основе
Современный процессор
![Page 26: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/26.jpg)
гибкий дисплей на основе проводящего полимера
![Page 27: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/27.jpg)
МетаматериалыЛЕВОРУКИЕ СРЕДЫ
Оптически прозрачный материал, обладающий отрицательным показателем преломления в инфракрасной области непосредственно вблизи границы видимого света. Его сконструировали ученые из Университета Пердью (Purdue University), возглавляемые профессором Владимиром Шалаевым (Vladimir M. Shalaev) в 2007 г.
Метаматериал группы Шалаева представляет из себя сандвич из двух листов серебра, разделенных тонким слоем окиси алюминия. В нём прорезаны отверстия поперечником около 120 нанометров, лежащие на расстоянии 300 нанометров друг от друга. Эта дырчатая структура обладает показателем преломления -1,1 при длинах волн инфракрасного света, лежащих в промежутке 818-799 нм.Однако подобные структуры довольно сильно поглощают свет и потому не годятся для изготовления оптических фокусирующих устройств типа так называемой суперлинзы Веселаго. Эту проблему еще предстоит решить. Однако Владимир Шалаев надеется, что с их помощью можно будет изготавливать так называемые гиперлинзы - оптические приборы, разрешающая способность которых не будет ограничена длиной световой волны (то, что в оптике называется дифракционным пределом).
![Page 28: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/28.jpg)
Метаматериалы
![Page 29: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/29.jpg)
эффект невидимости
кадр из фильма «Хищник» объект не будет виден, если…
Удивительные свойства наноматериалов
![Page 30: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/30.jpg)
НАНОматериалы
Как они выглядят?
![Page 31: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/31.jpg)
Искусственные наноструктурированные
материалы
НАНОматериалыНАНОматериалы
= Метаматериалы
вещество #1
вещество #2
Метаматериалы выделены в отдельный класс материалов, так как их свойства зависят не от химического состава компонент, а от микроструктуры, упорядоченной особым образом.
![Page 32: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/32.jpg)
Искусственные наноструктурированные
материалы
НАНОматериалыНАНОматериалы
= Метаматериалы
вещество #1
вещество #2
Метаматериалы – искусственно созданные материалы, обладающие свойствами, отличающимися от свойств природных материалов. Свойства метаматериалов не только не присущи используемым компонентам, но, в принципе, не могут быть найдены в природе.
![Page 33: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/33.jpg)
МетаматериалыМетаматериалы (ММ) – искусственно созданные материалы, обладающие свойствами, отличающимися от свойств природных материалов. Свойства ММ не только не присущи используемым компонентам, но, в принципе, не могут быть найдены в природе.
ММ – структурированная композитная среда. Характерный размер внутренней структуры ММ меньше или порядка длины электромагнитной волны.
Метаматериалы выделены в отдельный класс материалов, так как их свойства зависят не от их химического состава, а от микроструктуры, упорядоченной особым образом.
![Page 34: Необычные оптические наноматериалы](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061213/54986c21b4795943648b46e5/html5/thumbnails/34.jpg)
эффект невидимости
объект не будет виден, если…
Удивительные свойства наноматериалов