Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные задачи нанофотоники




Нынешнюю стадию развития нанофотоники можно сравнить с состоянием микроэлектроники до того, как был изобретен транзистор. Тем не менее, уже сегодня результаты работ в области нанофотоники – новые материалы и устройства – находят самое широкое применение. Во-первых, это всевозможные устройства отображения информации – дисплеи мобильных телефонов, персональных компьютеров и телевизоров. Во-вторых, это оптические запоминающие устройства – CD и DVD оптические диски, а также системы передачи информации по оптоволоконным линиям. Это то, что уже прочно заняло свое место в нашей повседневной жизни и непрерывно совершенствуется. Например, если сейчас объем информации оптического диска порядка 1 Гбайт, то в ближайшие год-два он составит 10–100 Гбайт. Оптические образцы таких дисков фирмы уже имеют. Стремительный прогресс намечается также и в оптоволоконных линиях передачи информации. Это в первую очередь связано с созданием новых оптических сред, наноструктурированных оптических волокон и фотонных кристаллов [19].

Другая достаточно широкая сфера применения нанофотоники, которая пока еще находится в стадии прикладных поисковых исследований, – это энергетика – системы преобразования световой энергии в электрическую (солнечные батареи) и электрической энергии в световую (электролюминесцентные материалы и устройства), а также системы химического записания световой энергии (например, получение водорода путем фоторазложения воды). Ну и, наконец, отдельная область нанофотоники – это новые интегрированные сенсорно-диагностические системы для контроля окружающей среды, состояния человека и его взаимодействия с окружающей средой и техносферой.

Грядущий подъем нанофотоники на качественно новый уровень связан с созданием оптических логических устройств, оптоэлектронных процессоров и компьютеров с архитектурой, подобной мозгу человека, стереоскопической системой визуализации информации, подобной зрительному процессу [19].

В последнее время все чаще звучит слово «светодиоды»…

Дело в том, что около 15% всей электроники, вырабатываемой на земном шаре, используется для преобразования в свет. Эффективность этого преобразования привычными для нас лампами накаливания составляет несколько процентов. Совершенно другой принцип заложен в светодиодах – фактически это прямое преобразование в полупроводнике энергии носителей тока в свет, которое происходит в результате их рекомбинации. Поэтому КПД здесь намного больше [19].

Исследователи бьются над тем, чтобы создать более дешевый органический материал для использования в светодиодных преобразователях. И такие материалы уже есть. Основу их составляют электропроводящие полимеры и различные органические и гибридные люминофоры – супермолекулярные комплексы и люминесцирующие квантовые точки. Характеристики органических светоизлучающих диодов в настоящее время практически не уступают полупроводниковым светодиодам, они также ярко светят, эффективно преобразуют электрическую энергию в световую и имеют невысокую цену. Однако, массовое их использование пока невозможно из-за нестабильности органических материалов в процессе их эксплуатации.

· В самом начале вы сказали об использовании света в системах передачи информации по оптоволоконным линиям. Будут ли в этом направлении фотоники прорывы в ближайшие годы?

· Главная проблема здесь – повышение плотности передачи информации. Дело в том, что световой пакет в процессе его движения по оптоволокну расплывается. Преодолеть дифракционное расплывание можно в нелинейном оптическом материале. Для этого надо создать другое оптоволокно, которое будет фокусировать оптический сигнал. Эта одна из интереснейших проблем фотоники – создание новых оптических сред, в которых можно реализовать нелинейности. Одной из таких сред являются наноструктурированные оптические волокна и фотонные кристаллы.

· Это фантастические кристаллы, которые способны не отражать и не поглощать свет, а преломлять его совершенно чудесным образом? Когда свет огибает оптический материал, оставляя предметы, которые находятся за ним, невидимыми?

· Действительно, это одно из самых удивительных явлений, которое можно реализовать с помощью фотонных кристаллов.

· Каких технологических новинок, связанных с использованием света, можно ожидать в ближайшие годы?

· Европейское сообщество поддерживает ряд программ в области диагностики. Одним из примеров – создание интегрированной диагностической системы состояния человека. Что она из себя представляет? Это пластиковый браслет на руке человека, в который вмонтирован оптический хемочип, контролирующий газовую среду выделений (вместо анализа крови), с помощью которого контролируется состояние его здоровья. Кроме того, в этом браслете – устройства для измерения температуры, кровяного давления и электронная схема (тоже полностью из органических материалов), с помощью которой вся информация передается на мобильный телефон или поликлинику. В этой системе нет батарей, она автономно питается с помощью устройства, которое преобразует свет и человеческое тепло в электрическую энергию.

Еще одно интересное направление – оптическая томография. В настоящее время разрабатывается несколько различных систем для оптического томографа. Одна из них – оптическая когерентная томография – работает следующим образом. Фомтосекундный лазер испускает очень короткий импульс света, который проходит через ткани (в красной и ближней ИК области спектра биологическая ткань почти прозрачна) и где-то отражается. Время, за которое свет пробегает и отражается от какой-то точки объекта, фиксирует компьютер. Это позволяет создать по времени пробега и отражения объемную картинку ткани [19].

· Какое место в развитии нанофотоники занимает Россия по сравнению с другими странами? Есть ли у нас перспектива занять хотя бы часть мирового рынка в этой области?

· Да, сейчас это довольно традиционный и в какой-то мере риторический вопрос. Я бы на него ответил так: в России есть очень большой задел в этой области, признанный научный потенциал и люди, которые могли бы его реализовать. То, как сложится реальная ситуация и какое место Россия займет в этой области, во многом будет зависеть и от самого научного сообщества, то есть от того, насколько правильно мы определим приоритеты наших исследований, и от того, как государство будет поддерживать это направление на финансовом и законодательном уровнях [19].

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 466. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.024 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7