Российские ученые разработали программу для создания совершенных фотонных кристаллов
Эксперт: фотонный кристалл управляет световым оптическим излучением.
В Южно-Уральском государственном университете разработали программу для создания совершенных фотонных кристаллов. Ученые создали программу по оптимизации структуры фотонных кристаллов. Это позволит решить задачу по оптимальному расположению атомов и ускорить процесс создания «идеального» фотонного кристалла.
Путь к «идеальному» фотонному кристаллу тернист и полон препятствий, рассказал в эфире радио Sputnik доцент Южно-Уральского государственного университета Александр Герасимов.
«Фотонный кристалл – некая периодическая структура в прозрачном материале, которая позволяет управлять светом, распространяющимся в этом прозрачном материале. Это один из современных инструментов управления световым оптическим излучением. Наиболее широкое применение такие материалы должны найти в виде световодов. В настоящий момент большое количество информации передается по волоконным линиям связи.
Основной элемент этой линии – волоконный световод, который внутри себя имеет некую структуру, по которой распространяется свет на сотни тысячи километров. Так мы получаем интернет и остальную информацию.
Создание фотонных кристаллических волокон позволит совершить некоторый прорыв в этой области: уменьшить потери на линии связи, улучшить качество передаваемого сигнала, увеличить объем информации. Данный материалы позволят создавать на их основе различные схемы, которые могли бы использоваться в архитектуре оптических компьютеров, то есть компьютерах будущего.
Возможно применение фотонного кристалла в медицине. Существует несколько областей медицины, где используются те же оптические волокна. Например, волокна используются при использовании сердечно-сосудистых заболеваний, где сложно залезть хирургическим инструментом. Можно заходить в кровеносные сосуды, в вены, запускать излучение, проводить лечебные процедуры, в том числе удаление тромбов, лечение варикоза. Вопрос создания фотонных кристаллов не такой новый. Первые успешные попытки были еще в 80-е годы. Эти фотонные кристаллы были созданы и работали в области микроволновых частот. Мы говорим о другой области электромагнитного излучения – об оптической области, которая отличается меньшей длинной волны, меньшим периодом структуры.
Образцы существуют в единичных экземплярах, но еще не вышли на уровень серийного производства. На опытных образцах можно показать способность метода лечения, передачи информации. Организовать национальную систему передачи данных пока нет возможности, технологии тонкие, сложные и неотработанные. Мы получили свидетельство на программу, которая занимается расчетом возможных структур фотонных кристаллов. Работа по созданию делится на два этапа. На первом этапе вступают физики-теоретики, программисты, которые обсчитывают структуры.
Затем экспериментаторы будут пробовать создать структуру. Программа считает распространение света в структуре, перебирает множество вариантов структур, приводит к варианту идеальной структуры, которую можно попробовать воссоздать на практике. Сложно прогнозировать, когда появится идеальный фотонный кристалл. Область находится на пике последние 20 лет, новинки постепенно приближают нас к конечной цели. На пути решения задачи экспериментаторы натыкаются на ряд ограничений, который природа установила, чтобы все было не так просто в плане покорения ее законов и фундаментальных преград», – рассказал Александр Герасимов.
