Ученые из Санкт-Петербурга и Австралии создали программу, позволяющую вычислять свойства наночастиц произвольной формы и использовать их в качестве основы для компьютеров и медицинских приборов будущего, говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.
«Как известно, нанообъекты могут использоваться как отдельные квантовые структуры, так и для сборки более сложных квантовых суперструктур. Структурирование таких наноблоков будет в дальнейшем способствовать созданию оптических устройств нового поколения», — заявил Анвар Баймуратов, физик из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
В последние годы ученые активно создают и изучают свойства так называемых метаматериалов – искусственных структур из множества отдельных кусочков или наночастиц, способных необычным образом взаимодействовать со светом или другими формами электромагнитного излучения. Метаматериалы, как сегодня считают физики, станут основой сверхбыстрых световых компьютеров будущего и других футуристичных гаджетов.
Строго говоря, метаматериалы не являются изобретением человека – похожие на них кристаллы и структуры встречаются на крыльях многих бабочек «металлической» окраски, на панцирях многих других насекомых, крыльях птиц и даже в знаменитых синих складках на мордах павианов-мандрилов.
Как отмечает Никита Тепляков, еще один физик из Санкт-Петербурга, свойства подобных наноструктур сегодня изучаются исключительно в ходе экспериментов – ученые меняют форму наночастиц, их размеры и расположение в надежде открыть материалы с уникальными или более интересными свойствами.
Подобный «слепой» поиск позволяет создать много интересных метаматериалов, но он не позволяет создавать их быстро и заранее знать, в каком направлении нужно двигаться. Российские физики и их коллеги из Австралии сделали первый шаг для ликвидации этой проблемы, создав методику, позволяющую вычислять оптические свойства наночастиц произвольной формы.
Эта методика, как объясняет Тепляков, опирается на те же принципы, которые используются в теории относительности для описания структуры пространства-времени. Подобный подход позволяет «раскручивать» сложные трехмерные нанообъекты, к примеру, наносвитки, в плоские листы и другие простые фигуры, находящиеся в своеобразном искривленном пространстве, свойства которых просчитать гораздо проще, чем в оригинальном виде.
Возможность прогнозировать свойства подобных структур, как надеются ученые, ускорит создание различных химических катализаторов, датчиков различных молекул и компьютеров нового поколения, в которых информация будет переноситься при помощи частиц света или через спин электронов.
