Учёные ЧелГУ приблизятся к созданию принципиально новых способов передачи и хранения информации

​Группа молодых учёных Челябинского государственного университета работает над созданием наноструктуры, которая позволит в будущем избавиться от привычных электронных приборов и вывести процесс передачи и хранения информации на принципиально новый уровень.

​По итогам конкурса РФФИ «Стабильность» этот проект коллектива кафедры радиофизики и электроники ЧелГУ «Перестраиваемые гиперболические метаповерхности на основе 2D-материалов и материалов с фазовыми переходами» вошёл в число лучших фундаментальных научных исследований 2019 года, выполняемых ведущими молодёжными коллективами.

Метаповерхности – это структуры, состоящие из нескольких материалов. Их свойства выходят за пределы свойств образующих их компонентов. Например, метаповерхность, состоящая из периодически расположенных тонких металлических полосок, может хорошо пропускать электрический ток в одном направлении, и совсем его не пропускать – в перпендикулярном.

«Мы хотим внедрить в метаповерхности материалы с фазовыми переходами, – пояснил руководитель научного коллектива, доцент кафедры радиофизики и электроники Дмитрий Кузьмин. – Фазовые переходы хорошо известны: вода из жидкого состояния при низкой температуре превращается в лёд, а при высокой температуре переходит в газообразное состояние, испаряется. Другой пример: диоксид ванадия, в котором при комнатной температуре происходит фазовый переход металл-диэлектрик. То есть материал превращается из проводника в изолятор. При подсвечивании материал будет частично поглощать свет и за счёт этого нагреваться. Мы разрабатываем плазмонную структуру (поддерживающую поверхностные плазмон-поляритоны – особый тип связанных колебаний света и электронов в материале), которая позволяет усилить поглощение, а значит и нагрев. При нагревании, в материале произойдёт фазовый переход, за счёт чего изменятся свойства системы в целом. Цель проекта – изучить этот эффект – как будут меняться эти свойства в сложном процессе с участием света и материалов с фазовыми переходами».

Работа будет состоять из трёх этапов: теоретический анализ, численное моделирование и предложений для экспериментов. Теория позволит понять, как виды, размеры и форма материалов с фазовыми переходами влияют на исследуемый эффект. Затем с помощью моделирования данные уточнят и разработают рекомендации для проведения экспериментальных работ. В планах учёных подобрать такие структуры, в которых эффект был бы наиболее заметен. Главный вопрос, на который они должны ответить: возможно ли создание структуры, которая сама бы регулировала свои оптические свойства и температуру, поддерживая их в определённом диапазоне?

Результаты исследования могут применяться для создания принципиально новых способов обработки и передачи информации, то есть станут основой для появления компьютеров, которые будут работать, например, не на электричестве, а на наноразмерных источниках света, что серьёзно ускорит производительность прибора и скорость передачи информации.