Forskere formår at observere den indre struktur af fotoniske krystaller

Ved hjælp af elektronisk mikroskopi, forskere har sporet defekter i overfladen af ​​todimensionale fotoniske krystaller. Men der er vanskeligheder med bulk fotoniske krystaller. Der er ingen måde for forskere at undersøge interiøret i disse usædvanlige krystaller. Så forskere har i nogen tid ledt efter en metode til bedre at måle disse krystaller.

Ilya Besedin, en ingeniør fra NUST MISIS Laboratory of Superconducting Metamaterials, sammen med en gruppe forskere fra Tyskland, Holland, og Rusland har demonstreret, at der findes en metode til ikke-destruktiv analyse af stoffets indre struktur, som ikke kan ses ved brug af konventionelle røntgenstråler. Det nye system vil hjælpe med at oprette mikroprocessorer til optiske computere. Værket blev offentliggjort i Lille .

Forskningsgruppen, ledet af professor Ivan Vartanyants fra MEPhI, har anvendt den nyligt udviklede pytkografiske metode til fotoniske krystaller. Metodens essens er, at stoffet belyses af røntgenstråling af en nøjagtigt defineret bølge. Kilder til sådan stråling kaldes synkrotroner, og eksperimenterne blev udført på DESY i Tyskland.

"Med konventionelle røntgenstråler kan du scanne enten makroskopiske eller meget ordnede strukturer. I vores tilfælde, til strukturer af polystyrenskugler af næsten mikron størrelse, billedets nøjagtighed vil være endnu værre end ved fluoroskopi. I det mindste, det vil ikke være muligt at skelne et enkelt objekt [mindre] end en mikron, "sagde Ilya Besedin.

Takket være sådan en røntgenstråle i høj kvalitet, Ilya Besedin og hans kolleger har formået at observere strukturer af krystaller bestilt i en skala fra titalls og hundredvis af nanometer. Mest vigtigt, forskere har formået at identificere interne defekter i mesoskopiske strukturer.

Som Ilya Besedin forklarede, hvis krystallen er perfekt, strålen kan passere igennem eller reflekteres. Imidlertid, på grund af fejl, strålen kan afvige fra en lige linje. "Ved at kende oplysninger om emballagefejl, vi kan forstå logikken, gennem hvilken strålen ændrer retning. Det betyder, at vi kan prøve at indsamle logiske designs baseret på fotoniske krystaller. En anden ting er, at vi ikke er i stand til at kontrollere dannelsen af ​​disse defekter, vi kan kun forsøge at reducere [defekterne] på makroniveau, "forklarede Besedin.

"En fotonisk krystal er som en bølgeleder for lyset, kun bedre. Bølgelederen er næsten umulig at bøje, og det er umuligt at oprette fotoniske mikrochips på bølgeledere. En fotonisk krystal er bedst egnet til oprettelse af integrerede optiske mikrochips, hvor lyset kan sprede sig, hvor udviklerne har brug for det, "bemærkede Ilya Besedin. Derfor er hovedværdien af ​​dette værk i analysen af ​​fotoniske krystaller 'indre struktur ved hjælp af ptychography.

”Det har vi vist nu, ved hjælp af røntgenstråler, vi kan observere defekter i periodiske mesoskopiske strukturer. Den næste fase af specifikationen er at udsætte disse strukturer for stråling med en røntgenlaser. Dette kan give et mere præcist billede af den interne struktur, men der er også nogle vanskeligheder. Laserstrålen er, Per definition, mere kraftfuld end bare en udgående fra synkrotron. Mens du øger effekten, sandsynligheden for at ødelægge den undersøgte struktur stiger betydeligt, hvilket ikke er [godt]. Ptychography giver også forskere mulighed for at studere den indre struktur af en krystal uden at ødelægge den. Derfor vil en sådan metode helt sikkert finde sin anvendelse, "Sluttede Besedin.