Выберете категорию

Категории

Нанофотоника и метаматериалы: управление светом на наномасштабе и приложения в сенсорах, связи и вычислениях

Название: Нанофотоника и метаматериалы: управление светом на наномасштабе и приложения в сенсорах, связи и вычислениях

Конкурс: Наука

Дата публикации: 27-10-2025, 16:21

Просмотры: 5

Физика и интуиция

Нанофотоника — манипуляция электромагнитными волнами с элементами, размеры которых сравнимы или меньше длины волны света, чтобы создавать локальные резонансы (плазмонные, диэлектрические Mie-резонаторы).
Метаматериалы — искусственные структуры, у которых макроскопические эффективные параметры (ε, μ) и даже более сложные тензоры задаются геометрией элементарной ячейки. Можно проектировать фазу, амплитуду и поляризацию света с высокой степенью свободы.
Топологическая фотоника: использование принципов топологии для создания краевых (robust) фотонных мод, устойчивых к дефектам.

Методы получения и технологии

Электронно-лучевая литография и фотолитография — хорошо для прототипов и микро/наноструктур с высокой точностью.
Самоорганизация и блок-кополимеры — перспективы для масштабирования и рулонных процессов.
3D-нанопечать (двухфотонная литография) — для сложных 3D структур, но с ограниченной производительностью.
Интеграция с CMOS: задача — совместить фотонные структуры с микроэлектроникой для массового рынка.

Применения

Сверхчувствительные сенсоры: локальные усилители поля (плазмоника) для одномолекулярной детекции, SERS-платформы, биосенсоры.
Нанофотонные интегральные схемы: маршрутизация света, переключатели, фазовые массивы, on-chip связность для дата-центров.
Оптические вычисления и нейро-фотоника: пассивные/активные блоки для ускорения линейных операций, преобразования сигналов.
Сверхлинейные линзы и имиджинг: улучшение разрешения и новые режимы спектрального управления.

Ограничения и проблемы

Потери и демпфирование: плазмонные резонансы сопровождаются омическими потерями, ограничивающими эффективность в видимом/ближнем ИК диапазоне.
Воспроизводимость и масштаб: высокоточные методики производства медленны и дороги; требуется переход к технологиям roll-to-roll или self-assembly.
Термостабильность и долговечность: изменение свойств при нагреве/усталости.

Дорожная карта и коммерциализация

Исследования (0–3 года): демонстрация рабочего сенсора/компонента с преимуществом над аналогами.
Пилотирование (3–7 лет): оптимизация процессов изготовления, создание партнёрств с fabs.
Массовое производство (7–15 лет): интеграция с CMOS и внедрение в промпродукцию (сети связи, датчики, медоборудование).

Метрики успеха

Чувствительность/специфичность сенсоров, потери (dB/см) в интегральных волноводах, стоимость на единицу площади при массовом производстве, стабильность параметров со временем.

Этические/экологические аспекты

Утилизация и токсичность наноматериалов, раскрытие рисков при применении в биомедицине и контроле персональных данных (если сенсоры используются в surveillance).

Когда привлекать экспертов

Для прототипирования и scale-up — нанофаб-инженеры, эксперты по литографии, интеграционные инженеры и специалисты IP/регуляции.

Информация об авторе

Логин: iuj_new2

ФИО:

Город:

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Категории