Взаимодействие света и вещества в оптических микрорезонаторах привлекает большое внимание благодаря возможностям использования этого эффекта для создания источников единичных фотонов и в биосенсорике. Оптические микрорезонаторы на основе пористого кремния дешевы в изготовлении, а возможность контролирования их параметров при электрохимическом травлении «под заказ» делает их подходящими для использования в оптоэлектронных и сенсорных устройствах. Однако, изготовление таких микрорезонаторов остается сложной задачей из-за большого количества переменных, а их добротность (способность удерживать свет внутри резонатора) редко превышает 100.
В Центре «Нано-Фотон» НИЯУ МИФИ разработана технология контролируемого изготовления микрорезонаторов из пористого кремния, сочетающая теоретическое моделирование и экспериментальную валидацию параметров микрорезонаторов для усиления взаимодействия света и вещества. Этот подход привел к изготовлению пористого кремниям с двукратно увеличенными добротностями (то есть временем существования фотонов света в микрорезонаторе), а теоретическое моделирование предсказывает возможность еще большего увеличения этого параметра. Кроме того, встраивание флуорофоров в оптимизированный микрорезонатор приводит к почти 6-кратному сужению спектра флуоресценции и усилению флуоресцентного сигнала, связанному с усилением взаимодействия света и вещества.
Предложенная технология обеспечивает точное моделирование микрорезонаторов с параметрами, необходимыми для разработки источников единичных фотонов и тех областей сенсорики, где требуются повышенные спектральное разрешение и эффективность люминесценции.
Выполненная работа опубликованаexternal link, opens in a new tab в высокорейтинговом журнале Nanomaterials. Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (соглашение/грант № 075-15- 2025-609), руководитель проекта - профессор Николай Каргин.