Оптические и сенсорные свойства фотонных кристаллов

Актуальность
Электромагнетизм является фундаментальным посредником всех известных взаимодействий в атомной физике и физике конденсированных сред, то есть силой, которая определяет структуру обычной материи. Контроль и манипулирование электромагнитными волнами могут быть реализованы с помощью нового класса искусственно разработанных диэлектрических материалов, известных как материалы с фотонными запрещёнными зонами (ФЗЗ). В фотонных кристаллах (ФК) определённые диапазоны частот электромагнитных волн не распространяются вследствие деструктивной интерференции волн при их отражении на границах периодических слоёв; в результате в спектре возникают запрещённые зоны. Использование ФК в качестве различных сенсоров стало возможным благодаря их чётко определённым физическим свойствам, таким как коэффициенты отражения и пропускания, высокой чувствительности, обеспечивающей низкие пределы обнаружения, а также превосходному визуальному качеству, проявляющемуся в видимом диапазоне длин волн. Таким образом, в последнее время актуальным является изучение оптических свойств ФК, а также изучение их сенсорных характеристик как теоретическими, так и экспериментальными методами.
Проблема
В данном проекте рассматриваются преимущественно оптические свойства фотонных кристаллов и возможности их использования в сенсорных приложениях. Обсуждаются химичесие сенсоры а также физические параметры фотонных кристаллов, обеспечивающие их применение. В проекте представляются новые интеллектуальные индикаторы, разработанные на стыке фотонных кристаллов и полимеров с памятью формы. Сополимер этокси-этокси-этилакрилата-со-полиэтиленгликоль-диакрилата (EOEOEA-co-PEGDA) был структурирован на основе инвертированной опаловой решетки для реализации интеллектуального оптического зондирования. Эти сенсоры сохраняют свое исходное состояние, а также могут быть зафиксированы в промежуточных состояниях.
Цель
Целью диссертации является теоретическое и экспериментальное изучение оптических и сенсорных свойств субмикронных и наноразмерных структур, обладающих фотонными запрещенными зонами в видимом и ближнем ультрафиолетовом диапазонах длин волн, а также определение перспектив использования таких структур на основе инвертированных опалов и анодного оксида алюминия в задачах управления оптическими свойствами материалов, созданных на их основе.
Задачи
В соответствии с поставленной целью в проекте были сформулированы и будут решатся следующие задачи: 1. Теоретическое и экспериментальное изучение оптических свойств инвертированных опаловых матриц методом спектроскопии отражения света. Расчет и анализ спектральных характеристик такого рода фотонных кристаллов в рамках физических моделей. 2. Теоретическое и экспериментальное изучение оптических свойств фотонных кристаллов на основе анодированного оксида алюминия методом спектроскопии отражения света и расчет их дисперсионных характеристик.
Результат
Различные образцы фотонных кристаллов.
Партнёры проекта
—
***