p Os laboratórios de pesquisa estão constantemente desenvolvendo novos materiais que devem exibir novas propriedades destinadas a revolucionar esta ou aquela tecnologia. Mas não é suficiente simplesmente criar esses materiais; os cientistas também precisam encontrar métodos eficientes para processá-los e ajustá-los. Além disso, compósitos são frequentemente feitos por meio da adição de nanopartículas em uma matriz de base, por isso é necessário encontrar uma forma de manipular o local, Tamanho, e taxa de concentração dessas partículas que excluiria até mesmo os menores desvios que são invisíveis ao olho humano. p Pesquisadores da ITMO University aprimoraram a técnica de processamento local de compósitos à base de vidro nanoporoso com adição de prata e cobre. Agora, é possível predizer com alta precisão as propriedades ópticas de um componente plasmônico durante seu tratamento. Esta pesquisa foi publicada em Nanomateriais .

p Por milênios, a humanidade teve que se adaptar aos materiais que tinha à sua disposição:metais, Madeira, pedra, minerais, etc. Hoje, os humanos aprenderam a adaptar os materiais de que dispõem às suas próprias necessidades, criar materiais compostos a partir de vários componentes. Esses materiais têm novas propriedades e abrem novas oportunidades. Eles têm grande potencial para uso em dispositivos ópticos, como lasers, lidars, sensores, lentes, guias de ondas, e outros dispositivos que processam sinais de luz. Em particular, os pesquisadores têm grandes esperanças para o vidro aprimorado com nanopartículas de metal.

p "Esses materiais podem ser usados ​​como filtros ópticos, "explica Pavel Varlamov, um engenheiro de pesquisa na Faculdade de Fotônica a Laser e Optoeletrônica. "Luz branca, como sabemos, consiste em um grande número de comprimentos de onda e você pode precisar, por exemplo, destacar ou excluir uma certa banda do espectro, como azul ou amarelo. É para isso que servem os filtros ópticos, e eles podem ser usados ​​em lasers, refratores, lentes, ou guias de ondas. "

p Dependendo de quais íons de metal são adicionados ao vidro, o composto resultante pode ser usado para manipular várias partes do espectro. Por exemplo, se você fosse adicionar nanopartículas de prata e cobre ao vidro, ele absorveria radiação na faixa verde-azulada. Mas adicionar nanopartículas de prata e cobre em vidro normal, como o tipo usado para fazer janelas ou utensílios de cozinha, seria um processo complexo e caro envolvendo inúmeras reações químicas. É por isso que os cientistas preferem usar vidros nanoporosos especiais para esses fins.

p Uma vez que as nanopartículas foram "encaixadas" nos poros, o material é alterado com a radiação laser para realçá-lo com novas propriedades ópticas que o tornam possível, por exemplo, para controlar com precisão o espectro de luz transmitindo ou absorvendo feixes de luz de uma banda específica.

p Mas há um problema:durante o tratamento destinado a "colar" os componentes de um novo material, nanopartículas de metal mudam sua forma e até mesmo sua composição química. Ao longo do processo, o material muda a maneira como ele interage com a radiação laser; essencialmente, começa a absorver melhor a radiação dentro de uma banda específica do espectro. Isso apresenta vários desafios para o processo de tratamento. Um laser não pode ser simplesmente ajustado para valores específicos e então usado para tratar o material do início ao fim; deve ser continuamente ajustado às mudanças que ocorrem dentro do material.

p "O método que sugerimos torna possível criar elementos de microescala volumosos com um pico de ressonância plasmônica que pode ser controlado em tempo real, "diz Roman Zakoldaev, pesquisador da Faculdade de Fotônica a Laser e Optoeletrônica. "O método visa otimizar os parâmetros de alteração do laser via feedback."

p A fim de ajustar o desempenho do laser ao longo do tratamento, os cientistas precisam realizar cálculos complexos instantaneamente das mudanças que já ocorreram e das mudanças que precisariam ser feitas nas configurações do laser. Por isso, eles precisam de um modelo físico-matemático flexível; tal modelo se tornou a base de um algoritmo projetado para gerenciar o processamento desses materiais.

p Os pesquisadores da ITMO University sugeriram um modelo matemático que levasse em consideração a força da radiação e as mudanças que ela causa no material. Isso permite que os pesquisadores produzam materiais com as propriedades ópticas exatas que foram inicialmente consideradas nos cálculos.

p “Fomos capazes de propor um algoritmo de cálculo que apresenta a estrutura eletrônica, Tamanho, e concentração de nanopartículas com as propriedades ópticas do material como um ambiente eficaz (?), "diz Maksim Sergeev." Usando o algoritmo junto com um modelo de crescimento de partículas controlado por difusão tornou possível para nós rastrear as mudanças ópticas no tratamento a laser em tempo real. "

p O método sugerido tornaria a criação de componentes plasmônicos ópticos exclusivos baratos e fáceis de manusear, abrindo novas oportunidades para sua integração na produção industrial.