Оптические резонаторы перемещают нанообъекты 24.11.2009

Исследователи из Корнельского университета заявили о создании оптического резонатора, способного оказывать относительно сильное воздействие на объекты микромира. Ожидается, что оптический нанорезонатор можно будет использовать для усовершенствования конструкций микроэлектромеханических (micro-electromechanical systems, MEMS) и микрооптомеханических (micro-optomechanical systems, MOMS) систем. Учёные считают, что с применением светового луча мощностью порядка нескольких милливатт можно будет не только перемещать объекты, но также изменять оптические свойства кремниевых структур в наномасштабе от непрозрачности к прозрачности.

Как и другие электромагнитные волны, свет может быть описан как сочетание электрического и магнитного полей, колеблющихся в перпендикулярном направлении и формирующих периодические максимумы и минимумы потенциальной энергии. Хотя эти колебания весьма слабы, всё же они могут влиять на перемещение наночастиц, «сталкивая» их в точки минимумов энергии и за счёт этого равномерно распределяя их по поверхности. Этот принцип используется в «оптических пипетках» или, реже, в «акустических пипетках» для распределения мелких частиц предопределённым способом.

В то же время, для использования в подобных устройствах требуются источники света значительной мощности. Созданная в Корнеле наноконструкция, по мнению её изобретателей, должна помочь в решении данной проблемы. Она представляет собой «кольцевой резонатор», образованный двумя волноводами, длина окружности которых кратна длине используемого светового излучения. Два световых потока небольшой мощности, проходя через резонатор, за счёт взаимодействия друг с другом могут вызывать относительно сильное отталкивание или притяжение, в зависимости от того, будут ли они совпадать по фазе или находиться в противофазе между собой.

Ширина волноводов составляет три микрона, толщина – 190 нм, и они расположены на расстоянии микрона друг от друга. Эффект отталкивания может быть использован в MEMS-устройствах с движущимися частями, в которых существует проблема «склеивания» кремниевых компонентов между собой. Резонатор может «удерживать» их на оптимальном расстоянии, тем самым повышая эффективность работы системы. Изобретение может найти место и в MOMS-устройствах, например, для создания настраиваемых фильтров для определённой длины волны.

www.gizmag.com