TechFusion.ruНовостиРоссийские ученые создали прототип датчика, способного «узнавать» даже отдельные молекулы

Российские ученые создали прототип датчика, способного «узнавать» даже отдельные молекулы

метаматериалы

В НИТУ «МИСиС» при работе с метаматериалами не только серьезно упростили работу с ними, но и начали работу по созданию оптического варианта метаматериала как основы для сенсора, улавливающего даже отдельные молекулы

Метаматериалы — это композиционные материалы, представляющие собой искусственно сформированные и особым образом структурированные среды, обладающие недостижимыми в природе электромагнитными или оптическими свойствами. Свойства метаматериалов определяются, скорее, даже не характеристиками составляющих их веществ, а именно искусственно созданной структурой. Поиск и создание таких структур — одно из самых перспективных направлений в материаловедении.

Сотрудники лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» придумали, как упросить работу с одними из самых перспективных веществ XXI века — метаматериалами, и продемонстрировали эффект, предсказанный академиком Зельдовичем еще 50 лет назад. Результаты исследования российских ученых опубликованы в журнале Scientific Reports.

Несмотря на фундаментальность области метаматериалов, для ряда таких веществ уже найдены практические применения. Сейчас ученые НИТУ «МИСиС» совместно с израильскими коллегами создают оптический вариант метаматериала как основу для сенсора, который улавливает даже отдельные молекулы.

Метаматериалы, «работающие» в оптическом диапазоне, синтезировать очень сложно. Ученые НИТУ «МИСиС» выяснили, что трудозатраты и стоимость эксперимента можно снизить, перейдя из оптического диапазона (400-700 нм) в область сверхдлинных радиоволн (длиной в 7-8 см). Физика процесса при этом не изменяется, зато технология значительно упрощается. Кроме того, дорогие керамические диэлектрики исследователи заменили на дистиллированную воду, которая по сравнению с керамикой практически бесплатна, но при 25 градусах Цельсия обладает сравнимыми характеристиками.

метаматериалы

Метаматериал в радиопоглощающей камере. Фото: Сергей Гнусков, пресс-служба НИТУ «МИСиС».

Самое главное, что изучая свойства созданных метаматериалов, авторы работы показали, что у такого типа веществ есть сразу несколько практических применений. Прежде всего, это сенсоры сложных молекул, которые, попадая в поле метаматериала, начинают флюоресцировать в оптическом диапазоне. Таким способом можно определять даже единичные молекулы.

Кроме того, при помощи такого метаматериала можно менять частоту падающего излучения на любую другую. Также такой метаматериал можно использовать как светофильтр, выделяя из падающего излучения свет определенной длины. Он также применим как основа для создания сверхнадежной магнитной памяти или как элемент оптического компьютера.

На обложке: Иван Стенищев и Алексей Башарин на фоне своей разработки.

Фото: Сергей Гнусков/пресс-служба НИТУ «МИСиС».