нанофотоника


нанофотоника
Термин
нанофотоника
Термин на английском
nanophotonics
Синонимы
нанооптика
Аббревиатуры
Связанные термины
фотоника, фотонная интегральная схема, плазмон
Определение

область науки и техники, связанная с изучением физических явлений, возникающих при взаимодействии фотонов с объектами нанометровых размеров (в масштабе, много меньшем длины волны излучения), а также с практическим применением указанных явлений при разработке оптических наноструктурированных материалов и функциональных устройств на их основе.

Описание

Определение относится, главным образом, к видимому или ближнему инфракрасному диапазону электромагнитного излучения с длинами волн от 400 нм до 1.2 мкм.
Нанофотоника (НФ) как новая область науки возникла на стыке оптики, лазерной физики, материаловедения, физической химии, физики и химии твердого тела. Предметом изучения НФ является распространение, преобразование, испускание и поглощение оптического излучения в наноструктурах, с целью использования особенностей процессов взаимодействии излучения с веществом при таких масштабах для создания различных функциональных устройств: от систем связи и преобразования информации до биосенсоров и биочипов [1].
Уникальные оптические свойства наноматериалов могут искусственно создаваться и контролироваться. Это обстоятельство определяет самую широкую сферу их возможного применения – компактные фотоэлектрические источники питания; эффективные и перестраиваемые источники света, детекторы, фильтры, волноводы и модуляторы; высокоскоростные чисто-оптические переключатели; сенсоры окружающей среды (химические и биологические); классические и квантовые вычислительные устройства нового поколения; приборы для биофотонной медицинской диагностики и терапии.

Круг задач, решаемых в настоящее время нанофотоникой, можно разделить на несколько тематических разделов [2]:

  • Метаматериалы и материалы нанофотоники;
  • Фотонные кристаллы;
  • Плазмоника;
  • Оптический захват и манипулирование нанообъектами;
  • Изготовление фотонных функциональных устройств;
  • Компьютерное моделирование в области нанофотоники;
  • Оптоструйная техника.


Основными методами и инструментами исследования в нанофотонике являются ближнепольная сканирующая оптическая микроскопия, сканирующая туннельная микроскопия c применением возбуждающих фотонов (PASTM, photon-assisted scanning tunnel microscopy) и плазмонная оптика поверхности [3].

К наиболее существенным достижениям нанофотоники, которые, как ожидается, привнесут значимый вклад в научные и инженерные разработки и приведут к существенным инновациям, относятся [4]:

  • Преодоление оптического волнового предела (дифракционного предела) в электронных приборах, позволяющее обеспечить беспрецедентное пространственное разрешение в приборах с формированием оптического изображения и реальную интеграцию фотонного и электронного функционала. Это подразумевает возможность реализации «оптики на чипе» посредством комбинации нанофотоники и наноэлектроники, что приведет к существенной модернизации во многих областях, от информационных технологий и вычислительных устройств нового поколения до сенсорных систем нового поколения. Кроме того, успех в этом направлении сделает возможным прорыв в области систем формирования изображений и микроскопии, где дифракционные пределы по разрешению смогут быть преодолены во многих значимых приложениях;
  • Удержание взаимодействия излучения с веществом на нанометровом масштабе, где квантово-механические эффекты определяют характер этого взаимодействия и приводят к появлению размерно-зависимых новых электрических и оптических свойств. Прогресс в этой области сделает возможным создание широкого класса «квантовых технологий», таких как квантовые вычислительные устройства, квантовая криптография для защищенных коммуникаций, сенсорные системы нового поколения. Другие возможные приложения включают в себя эффективные и перестраиваемые источники света, детекторы и другие оптические элементы с расширенным и реконфигурируемым функционалом.



За последние 15 лет фундаментальная и прикладная наука существенно продвинулась в области исследования взаимодействия фотонов с веществом, контроля единичных фотонов, увеличения эффективности фотонных приборов. В последние годы наблюдается устойчивый рост интереса научной общественности к метаматериалам, фотонным кристаллам и фотоннокристаллическим волокнам, а также к развитию подходов к синтезу интегральных микро- и нанооптических устройств и микро-оптомеханических устройств.

Нанофотонные системы имеют самые широкие перспективы применения как в коммерческих, так и в военных областях [5]:

  • Всевозможные устройства отображения информации (дисплей портативных устройств, персональных компьютеров, телевизоров и пр.);
  • Оптические запоминающие устройства (CD и DVD оптические диски, твердотельные оптические диски);
  • Оптоволоконные линии связи между нанофотонными кремниевыми чипами (оптическими чипами), главным образом, для компьютеров и микропроцессоров (новые нелинейные оптические среды, наноструктурированные оптические волокна, фотонные кристаллы);
  • Оптические логические устройства – фотонные процессоры и их компонентная база, в том числе оптоэлектронные процессоры и компьютеры с архитектурой, подобной мозгу человека, и стереоскопической системой визуализации информации, подобной зрительному процессу;
  • Системы преобразования световой энергии в электрическую (фотоэлектрические преобразователи), электрической в световую (например, светодиоды), а также устройства на их основе;
  • Интегрированные сенсорно-диагностические системы для контроля окружающей среды и состояния человека.

Авторы
  • Разумовский Алексей Сергеевич, к. ф.-м. н
  • Братищев Алексей Владимирович
Ссылки
  1. Лебедев В. Теория и применение нанофотоники // Наука и инновации - № 3 (61), 2008
  2. Сойфер В.А. Нанофотоника и дифракционная оптика // Компьютерная оптика - т.32, № 2, 2008 - С.110-118
  3. Nanophotonics / Wikipedia, the Free Encyclopedia - URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Nanophotonics
  4. Nanophotonics: accessibility and applicability, National Research Council (U.S.)
  5. Нанофотоника готовится к прорыву / ПОИСК - газета российского научного сообщества, 2007. - URL: http://wwНанофотоника готовится к прорыву / ПОИСК - газета российского научного сообщества, 2007. - URL: http://www.poisknews.ru/2007/10/31/vykhodim_v_svet.html (дата обращения 28.10.2009) w.poisknews.ru/2007/10/31/vykhodim_v_svet.html (дата обращения 28.10.2009)
Иллюстрации
Теги
Разделы
Оптические сенсоры
Нанофотоника и коротковолновая нелинейная оптика
Фемто- и наносекундная спектроскопия
Зондовые методы микроскопии и спектроскопии: атомно-силовая, сканирующая туннельная, магнитно-силовая и др.
Сенсоры и эффекторы на основе наноматериалов
Системная интеграция нано/микро/макро структур, наноэлектромеханические системы, манипуляторы и актуаторы, нанотехнологии в робототехнике
Методы обработки и формирования структур с прецизионным позиционированием (нанолитография, нанообработка, нанопечать, наноструйная техника и другое)
Нанотехнологии в фотонике и оптоэлектронике, компонентная база и устройства
Нанокристаллы и наночастицы (в том числе квантовые точки)
Наноэлектроника, компонентная база и устройства

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано. 2010.

Смотреть что такое "нанофотоника" в других словарях:

  • Нанофотоника — небольшой раздел нанооптики, в которой исследуются нанополя с малым количеством фотонов и исследуется поведение света в наномаштабах. Литература И.П. Гуров, Компьютерная фотоника: принципы, проблемы и перспективы Видео: Нанофизика, Нанотехнологии …   Википедия

  • нанофотоника —  Nanophotonics  Нанофотоника   Раздел оптики, изучающий оптические характеристики материалов, построенных из наноразмерных частиц. В нанофотонике различают два направления исследований. Первое связано с изучением процессов, инициированных в… …   Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

  • Нанофотоника и коротковолновая нелинейная оптика — ПодразделыНанообъекты и устройства ближнепольной оптикиНелинейные оптические преобразователи и волноводыРентгеновские линзыФотонные кристаллыИскусственные среды с отрицательным коэффициентом преломления… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • фотоника — Термин фотоника Термин на английском photonics Синонимы Аббревиатуры Связанные термины волокно фотонно кристаллическое, метаматериал, нанофотоника Определение область науки и техники, которая занимается изучением фундаментальных и прикладных… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • фотонная интегральная схема — Термин фотонная интегральная схема Термин на английском Photonic integrated circuit (PIC), Integrated optical circuit Синонимы оптическая интегральная схема Аббревиатуры Связанные термины нанофотоника Определение Устройство (монолитная или… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • Санкт-Петербургский государственный университет — Запрос «ЛГУ» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Санкт Петербургский государственный университет (СПбГУ) …   Википедия

  • метаматериал — Термин метаматериал Термин на английском metamaterial Синонимы Аббревиатуры Связанные термины фотоника Определение материалы, свойства которых обусловлены не столько индивидуальными физическими свойствами их компонентов, сколько специфической… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • фотонный кристалл — Термин фотонный кристалл Термин на английском photonic crystal Синонимы Аббревиатуры Связанные термины волокно фотонно кристаллическое, метаматериал, нанофотоника Определение материал, структура которого характеризуется периодическим изменением… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • плазмон — Термин плазмон Термин на английском plasmon Синонимы квант плазменных колебаний Аббревиатуры Связанные термины поляритон, нанофотоника Определение квазичастица, отвечающая квантованию плазменных колебаний, которые представляют собой коллективные… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • плазмонный резонанс — Термин плазмонный резонанс Термин на английском plasmon resonance Синонимы Аббревиатуры Связанные термины антитело, биосенсор, ДНК, наночастица, протеомика, поляритон, плазмон, нанофотоника Определение плазмонный резонанс (в случае наноразмерных… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

Книги

Другие книги по запросу «нанофотоника» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.