Forskere udvikler en teknik til dynamisk at kurve en fotonstråle

Forskere ved Tomsk Polytechnic University har sammen med internationale kolleger fundet en simpel teknik til dynamisk at kurve en fotonisk jetstråle, gør det til en fotonisk krog. Metoden blev offentliggjort i Optik bogstaver . Ifølge forfatterne, den opdagede effekt vil udvide potentialet for fotoniske stråler og kroge. For eksempel, det kan bruges til at manipulere individuelle partikler i biomedicinsk forskning eller i optisk litografi for at skabe mikrokredsløb.

Fotonjet-effekten blev opdaget i begyndelsen af ​​2000'erne. Strålen er en elektromagnetisk bølge fokuseret på overfladen af ​​en kvartsglasmikrosfære, som er i objektivfokus. Denne jet har en unik tværgående dimension, hvilket er mindre end diffraktionsgrænsen. Denne funktion af fotonstrålen tiltrak videnskabsmænds opmærksomhed. Som resultat, i 2011, et nanoskop baseret på effekten af ​​en fotonisk stråle blev udviklet. Det skubbede grænsen for traditionelle optiske mikroskoper med en maksimal opløsning på 200 nanometer og gjorde det muligt at observere op til 50 nanometer.

I 2015 TPU-forskere foreslog en fotonisk krog, en ny type buet lysstråle baseret på en fotonisk stråle. Det er meget lettere at få det end eksisterende analoger. Kun en mikropartikel af en bestemt form er nødvendig for at opnå en fotonisk krog. Lys passerer gennem det og krummer. For eksempel, den fotoniske krog flytter nanopartikler ved hjælp af let tryk, krummer rundt om en barriere og overfører dem gennem den.

"Forskere bruger mikropartikler fra et dielektrisk materiale, såsom glas, for at opnå en fotonisk stråle og en fotonisk krog. Traditionelt, det blev antaget, at dette kræver partikler af forskellige former, såsom symmetrisk for fotonstrålen og asymmetrisk for krogen. Imidlertid, det er ikke sådan. Vi udførte simuleringer og udførte eksperimenter. Disse forsøg viste, at symmetriske partikler kan bruges i begge tilfælde. For at gøre dette, vi dækkede partiklen delvist med en metalskærm i mikrostørrelse, som kan være lavet af ethvert metal, men i forsøgene brugte vi aluminium, "Igor Minin, projektleder og professor i afdelingen for Elektronikteknik, siger.

For at danne en fotonstråle, partiklen bestråles fuldstændigt, og i tilfælde af en buet fotonisk krog, partiklen overlappes delvist af skærmen.

"Så bruger vi en asymmetrisk bølgefront med en symmetrisk partikel. Dette udvider anvendelsespotentialet for fotonstrålen og krogen. F.eks. de kan bruges i en enhed afhængigt af opgaverne. Du kan gribe nanopartikler med en fotonstråle, og hvis du bruger skærmen, strålen vil krumme og partiklerne kan flyttes, " forklarer videnskabsmanden.

Et andet muligt anvendelsesområde er litografiprocessen ved fremstilling af mikrokredsløb. Litografi er en teknologi til at bruge en laser til at tegne et mønster af et fremtidigt mikrokredsløb.

"Tegning kan laves med enten en lige bjælke eller med en buet, du behøver kun at ændre den fokuserende partikel. For at gøre det, du kan bruge en metalskærm i mikrostørrelse, hvilket er en meget simpel løsning. I øvrigt, det vil ikke komplicere strukturen af ​​enheder væsentligt, ved hjælp af en fotonisk jet- eller krogeffekt, " siger Igor Minin.