В МИФИ создали технологию для усиления света в микрорезонаторах

Москва, 15 дек - ИА Neftegaz.RU. Специалисты Национального исследовательского ядерного университета МИФИ создали новую технологию контролируемого изготовления оптических микрорезонаторов, позволяющую значительно усилить взаимодействие света с веществом.
Об этом сообщается в исследовании, опубликованном в рецензируемом научном журнале Nanomaterials.

Ключевым результатом работы стало увеличение добротности резонаторов на основе пористого кремния примерно в 2 раза. Этот параметр показывает, насколько эффективно резонатор удерживает свет внутри себя, и его повышение напрямую усиливает взаимодействие фотонов с веществом.

Для демонстрации возможностей технологии ученые создали гибридные структуры, внедрив флуоресцентный краситель родамин 6G (R6G) в оптимизированный микрорезонатор. Эксперимент показал сужение спектра флуоресценции красителя в 5,8 раз, что свидетельствует об усилении сигнала за счет более эффективного излучения.

Разработка метода велась в Центре «Нано-Фотон» НИЯУ МИФИ. Подход объединил теоретическое моделирование параметров микрорезонатора с их экспериментальной проверкой, что позволило точно контролировать процесс электрохимического травления кремния при комнатной температуре.

Пористый кремний привлекает внимание ученых благодаря низкой стоимости изготовления, большой удельной поверхности и возможности точно настраивать параметры в процессе производства. Это делает его перспективным материалом для оптоэлектроники и сенсорики. Однако создание резонаторов с заданными свойствами было сложной задачей из-за множества технологических переменных, а их добротность редко превышала 100 единиц.

Теоретическое моделирование указывает на возможность дальнейшего увеличения добротности разработанных структур. Предложенная методология позволяет проектировать микрорезонаторы с параметрами, подходящими для конкретных практических применений.

Авторы работы отмечают, что технология открывает путь для разработки устройств, требующих высокой спектральной четкости и эффективности люминесценции. В их числе - источники единичных фотонов для квантовых технологий и высокочувствительные биосенсоры.

Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (грант № 075-15-2025-609), руководитель проекта - профессор Н. Каргин. Научная статья была опубликована 29 ноября 2025 г. в открытом доступе в журнале Nanomaterials, который индексируется в международных базах данных Scopus и Web of Science.

Работа выполнена в рамках научного направления, которое развивается в университете несколько лет. Исследователи из Международной лаборатории гибридных фотонных наноматериалов МИФИ имеют значительный опыт в изготовлении и изучении фотонных резонаторов на основе пористого кремния, в том числе с рекордными значениями добротности в видимой области спектра. Лаборатория специализируется на создании гибридных структур для управления взаимодействием света и вещества на наноуровне.


Автор: А. Шевченко