研究有助於創建新感測器的光學效應
作為國際研究小組的一員，西伯利亞聯邦大學的科學家們首次通過實驗發現了一種位於膽甾型液晶和超表面邊界的手性 Tamm 等離子體激元。基於發現的效應，有可能構建一系列新的光子器件，特別是允許在家中獲取分析數據的生物和溫度感測器，以及具有「扭曲」光束的激光雷達和微型激光器。
蝴蝶翅膀上的手性光子結構
經典的 Tamm 等離子體激元是一種「被困」在薄金屬膜和多層反射器之間的光波。當不具有鏡像對稱性的介質用作反射器時，這種波就變成手性的。例如，膽甾型液晶，由定向的細長分子組成，其方向在空間中像螺旋螺旋一樣「扭曲」，類似於 DNA 螺旋。
在這種情況下，金屬鏡幾乎沒有用處，因為當從它反射時，波會改變偏振方向。例如，右旋圓偏振的入射光已經被左旋圓偏振反射。為此，光波並沒有被「鎖定」，而是不斷地通過液晶「泄漏」。這個問題可以通過用超表面（人工創建的超原子陣列）代替金屬膜來解決，亞波長元素的尺寸小於光的波長。
西伯利亞研究人員表明，手性塔姆等離子體激元的波長可以通過改變環境溫度來調節。據科學家稱，這種效應可以構成現代醫學分析感測器的基礎。文章發表在權威期刊Materials上。
「我們製造了一個由 190 x 70 x 70 納米金納米磚組成的超表面，這些金納米磚放置在 200 納米厚的反射金板上沉積的 100 納米二氧化硅 (SiO2) 層上。在這種情況下，納米磚相對於液晶的方向旋轉了 45 度。
這種超表面與膽甾型液晶的結合可以「鎖定」具有右旋圓偏振的光，而左旋偏振光可以自由地「泄漏」通過該結構，」電氣系副教授解釋說技術與電氣工程，工程物理與無線電電子學研究所納米技術、光譜學和量子化學實驗室研究員 SibFU Rashid Bikbaev。
研究人員還展示了如何通過調節環境溫度來改變手性 Tamm 等離子體激元的波長。例如，溫度僅升高 3 度（從 26°C到29 °C）會使局部狀態的波長移動 100 多納米。
「在自然界中，可以在帶藍色的蕨葉和雲杉針葉、一些漿果的皮膚以及在陽光下閃耀的甲蟲和蝴蝶的外皮中觀察到手性光子結構。同時，這種結構的人工類似物的實驗實施是一項艱苦而耗時的工作。建立了理論模型，找到了合適的材料和技術。在手性 Tamm 等離子體激元的情況下，我們使用基於納米複合材料、多層和超表面的各種各向異性鏡子測試了幾種實驗方案。
而現在，經過五年的探索，這個美好的想法已經得到了體現。」俄方科學團隊負責人、理論物理與波現象系教授、納米技術實驗室負責人伊萬·季莫菲耶夫說，西伯利亞聯邦大學工程物理和無線電電子學研究所的光譜學和量子化學。該科學團隊還包括來自 KSC SB RAS 聯邦研究中心的 L. V. Kirensky 物理研究所和國立陽明朝同大學（台灣）的科學家。
