МОСКВА, 6 ноября. /ТАСС/. Российские и зарубежные физики разработали прозрачный материал на базе микросфер из диоксида кремния, способный хорошо проводить электрический ток и пропускать через себя свет преимущественно в одну сторону. Его создание позволит разработать новые типы фотокамер и солнечных батарей, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«Асимметричный электрод может использоваться для проводящей тонировки или в качестве электрода для скрытой камеры. Обычно их вычисляют по отражению от матрицы, но в нашем случае свет на матрицу проходить будет, а обратно уже не выйдет. Их можно применять и в тонкопленочных солнечных батареях, у которых проблема в том, что большая часть света там не поглощается», — пояснил главный научный сотрудник МФТИ (Долгопрудный) Александр Шалин, чьи слова приводит пресс-служба Центра научной коммуникации вуза.
Разработанные учеными электроды представляют собой метаматериал — искусственную структуру из множества наночастиц или других миниатюрных элементов, которые могут необычным образом взаимодействовать со светом или другими волнами. Подобные материалы интересны ученым по той причине, что они позволяют создавать своеобразные «плащи-невидимки», плоские линзы и другие футуристические гаджеты.
Физики выяснили, что метаматериалы можно одновременно сделать очень прозрачными для света, а также гибкими и электропроводными, если использовать для их изготовления наноструктурированную алюмниевую пленку, на которую нанесены гибкая подложка, а также набор из сферических частиц диоксида кремния. Ученые подобрали такие размеры частиц и диаметр отверстий в алюминиевой пленке, при которой она пропускала более 90% света и при этом хорошо проводила ток.
Как отмечают ученые, рекордное пропускание света обеспечивается за счет эффекта фотонного наноджета, или фотонной наноструи. Она представляет собой интенсивный световой поток, локализованный в теневой области микросферы, размеры которой сопоставимы с длиной волны падающего излучения. Благодаря эффекту фотонного наноджета свет проходит через отверстия в металлической пленке с минимальными потерями на отражение и поглощение.
При этом ученые обнаружили, что свет беспрепятственно движется через созданный ими материал только в том случае, если он изначально взаимодействует со сферами из диоксида кремния. При движении в обратном направлении через материал проникает менее 20% излучения, что ученые связывают с малым размером отверстий в алюминиевой пленке. Это позволяет использовать подобные электроды для создания устройств, избирательным образом взаимодействующих со светом и пропускающих его в основном в одном направлении, подытожили ученые.