30.12.2016

Нитрид бора поглощает инфракрасное излучение

Ученые нашли материал, который способен поглотить 99,99 % попадающего на него инфракрасного излучения. Статья, в которой рассказывается об этом открытии, опубликована в журнале Physical Review B, кратко о нем сообщается в пресс-релизе Московского физико-технологического института.

Исследователи из МФТИ, Университета штат Канзас и Исследовательской лаборатории военно-морского флота США обратили внимание на гексагональную кристаллическую модификацию нитрида бора (α-BN). Его кристаллы состоят из слоев атомов, которые удерживаются в месте за счет сил Ван-дер-Ваальса – притяжения между электрически нейтральными молекулами и атомами, у которых из-за поляризации электрический заряд становится распределен неравномерно, и они превращаются в диполи. Из-за такого устройства кристаллов гексагонального нитрида бора его способность ослаблять взаимодействие электрических разрядов (диэлектрическая проницаемость) не одинакова во всех точках кристалла, а зависит от направления вдоль или поперек слоев атомов. А от диэлектрической проницаемости в свою очередь зависят отражающие свойства материала.

В результате падающее инфракрасное излучение на определенной длине волны без отражения проходит в кристалл и полностью поглощается внутри. «Возможность полностью поглощать электромагнитное излучение — одна из ключевых задач электродинамики. Принято считать, что для этого требуется явление деструктивной интерференции и, как следствие, использование антиотражающих покрытий, подложек или других структур. Наши наблюдения говорят о том, что требование интерференции необязательно, и полное поглощение может быть достигнуто в более простых системах,» — говорит Денис Баранов, сотрудник лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ и первый автор статьи.

Ученые экспериментально подтвердили, что при определенных значениях длины волны и угла падения материал поглощает до 99,99 % падающего на него инфракрасного излучения. В дальнейшем они намерены добиться такого поглощения энергии для более широкого диапазона длин волн и углов, применив вместе с кристаллом нитрида бора другие анизотропные поглощающие материалы.

Материалы, поглощающие энергию в различных диапазонах, необходимы для создания эффективных солнечных батарей, разработки высокоточных сенсоров, а также покрытий летальных аппаратов, которые делают их незаметными для радаров.

Источники:

1. polit.ru