Новый подход к созданию автономных устройств
Исследователи продемонстрировали, как уникальный дизайн поверхности позволяет детекторам работать без внешнего питания. Особенности структуры метаповерхности обеспечивают избирательность к поляризации света, открывая путь к созданию компактных инфракрасных камер и умных датчиков.
Преодоление ограничений традиционных технологий
Современные ИК-детекторы сталкиваются с проблемами: необходимость охлаждения, сложность производства и низкая чувствительность. Графен, обладающий высокой подвижностью носителей заряда, мог бы стать решением, но его монослой слабо поглощает свет. Ученые МФТИ нашли выход, интегрировав в материал металлические узоры с клиновидными элементами.
Асимметричная метаповерхность — ключ к эффективности
Нанометки на графене, названные АСМП, выполняют двойную функцию: усиливают поглощение излучения и создают фоточувствительные зоны. Асимметричная структура направляет движение электронов, а острые края клиньев многократно увеличивают интенсивность поля — подобно громоотводу во время шторма.
Уникальная функциональность форм
Эксперименты показали, что узор «пила» обеспечивает разницу в чувствительности к разным поляризациям в 200 раз. Конфигурация «елочки» позволила одновременно анализировать интенсивность и направление поляризации без дополнительных фильтров — это революционное преимущество перед аналогами.
Комментарий разработчика
«Клиновидные элементы действуют как оптические линзы и направляющие для электронов, — поясняет Кирилл Капралов, соавтор исследования из МФТИ и АО «Сканда Рус». — Сначала они концентрируют свет, затем «запускают» упорядоченное движение зарядов, генерируя фототок без внешних источников питания».
Перспективы массового внедрения
Технология адаптирована для масштабируемого производства и совместима с другими 2D-материалами. Разработка открывает возможности для энергоэффективных систем связи, медицинской диагностики и умных сенсоров. Дальнейшая оптимизация позволит расширить спектральный диапазон и повысить точность устройств.
Проект реализован при поддержке АО «Сканда Рус» в рамках государственной программы Минпромторга и Российского научного фонда.
Источник: naked-science.ru
