Наноматериалы. Оптические свойства

Колебания света в наноструктурах носят
локализованный характер
цвет зависит от размера частиц

Фотонный кристалл — твердотельная структура с периодически изменяющейся диэлектрической проницаемостью либо неоднородностью, период которой сравним с длиной волны света

Свет в кремниевой пластинке
Свет в фотонном кристалле

Формирование стоп-зон в фотонных кристаллах

Материалы
Фотонные проводники, полупроводники, диэлектрики

Компьютер на фотонных кристаллах
Преимущества:
Скорость света в 1000-10000 раз больше скорости электронов
Нет расходов на сопротивление
Нет нагрева материала
Недостатки:
Размер фотонов
Фотонный p-n переход

Природные опалы
SiO2·xH2O
SiO2 – 65-90%, H2O 4-20%, Al2O3 до 9%, Fe2O3 до 3%, TiO2 до 5%
Твердость 5,5-6 (Моос), показатель преломления 1,44-1,46

Плотнейшая шаровая упаковка
Синтез сфер SiO2 диаметром 200-1000 нм
Внутри сфера состоит из упакованных сфер диаметр0м 1-10 нм
Синтетические опалы

Синтетические опалы

Инвертированные опалы
Матрица SiO2 + вещества с высоким показателем преломления (Si, Ge,GaP, GaN,ZnO, ZrO2, WO3), заполняющие пустоты

Фотонные волноводы
Преимущества:
Уменьшение габаритов
Возможность менять спектральную характеристику
Способность передавать большую оптическую мощность
Возможность поворачивать световой поток

Лазеры с фотонными кристаллами
Излучатель - квантовая точка, матрица - фотонный кристалл
Излучение мощнее в 1000 раз
Лучше качество луча

Суперлинзы
Свет концентрируется в точку размером меньше длины волны