Микронанофотоника негізінен микро және нано масштабтағы жарық пен зат арасындағы өзара әрекеттесу заңын және оны жарықтың пайда болуында, берілуінде, реттелуінде, анықтауда және сезуде қолдануды зерттейді. Микронанофотоникалық толқын ұзындығының кіші құрылғылары фотондардың интеграциялану дәрежесін тиімді түрде жақсарта алады және фотондық құрылғыларды электронды чиптер сияқты шағын оптикалық чипке біріктіреді деп күтілуде. Нанобеттік плазмоника - бұл негізінен металл наноқұрылымдарындағы жарық пен зат арасындағы өзара әрекеттесуді зерттейтін микронанофотониканың жаңа саласы. Оның кіші өлшемі, жоғары жылдамдығы және дәстүрлі дифракция шегін жеңу сипаттамалары бар. Жергілікті өрісті күшейту және резонанстық сүзу сипаттамалары жақсы наноплазма-толқын өткізгіш құрылымы наносүзгінің, толқын ұзындығын бөлу мультиплексорының, оптикалық қосқыштың, лазердің және басқа да микронанооптикалық құрылғылардың негізі болып табылады. Оптикалық микроқуыстар жарықты ұсақ аймақтармен шектейді және жарық пен зат арасындағы өзара әрекеттесуді айтарлықтай жақсартады. Сондықтан жоғары сапалы факторы бар оптикалық микроқуыстар жоғары сезімталдықты сезіну мен анықтаудың маңызды тәсілі болып табылады.
WGM микроқуысы
Соңғы жылдары оптикалық микроқуыс өзінің үлкен қолдану әлеуеті мен ғылыми маңыздылығына байланысты көп көңіл бөлді. Оптикалық микроқуыс негізінен микросферадан, микробағаншадан, микросақинадан және басқа да геометриялардан тұрады. Бұл морфологиялық тәуелді оптикалық резонатордың бір түрі. Микроқуыстардағы жарық толқындары микроқуыс интерфейсінде толық шағылысады, нәтижесінде сыбырлау галереясы режимі (WGM) деп аталатын резонанстық режим пайда болады. Басқа оптикалық резонаторлармен салыстырғанда, микрорезонаторлар жоғары Q мәні (106-дан жоғары), төмен режим көлемі, кіші өлшем және оңай интеграциялау және т.б. сипаттамаларына ие және жоғары сезімталдықты биохимиялық зондтауға, ультра төмен шекті лазерге және сызықтық емес әсерге қолданылды. Біздің зерттеу мақсатымыз - микроқуыстардың әртүрлі құрылымдары мен әртүрлі морфологияларының сипаттамаларын табу және зерттеу, сондай-ақ осы жаңа сипаттамаларды қолдану. Негізгі зерттеу бағыттарына мыналар кіреді: WGM микроқуысының оптикалық сипаттамаларын зерттеу, микроқуысты жасауды зерттеу, микроқуысты қолдануды зерттеу және т.б.
WGM микроқуысты биохимиялық сенсоры
Тәжірибеде сенсорлық өлшеу үшін төрт ретті жоғары ретті WGM режимі M1 (1-сурет(а)) пайдаланылды. Төменгі ретті режиммен салыстырғанда, жоғары ретті режимнің сезімталдығы айтарлықтай жақсарды (1(b)-сурет).
1-сурет. Микрокапиллярлық қуыстың резонанстық режимі (а) және оған сәйкес сыну көрсеткішінің сезімталдығы (b)
Жоғары Q мәні бар реттелетін оптикалық сүзгі
Алдымен радиалды баяу өзгеретін цилиндрлік микроқуыс шығарылады, содан кейін толқын ұзындығын реттеуге резонанстық толқын ұзындығынан бастап пішін өлшемі принципіне негізделген байланыстыру орнын механикалық түрде жылжыту арқылы қол жеткізуге болады (2-сурет (а)). Реттелетін өнімділік және сүзгілеу өткізу қабілеттілігі 2-суретте (b) және (c) көрсетілген. Сонымен қатар, құрылғы нанометрден төмен дәлдікпен оптикалық ығысуды сезуді жүзеге асыра алады.
2-сурет. Реттелетін оптикалық сүзгінің (a), реттелетін өнімділігінің (b) және сүзгінің өткізу қабілеттілігінің (c) схемалық диаграммасы
WGM микрофлюидтік тамшы резонаторы
Микрофлюидті чипте, әсіресе майдағы тамшы үшін (май ішіндегі тамшы), беттік керілу сипаттамаларына байланысты, ондаған немесе тіпті жүздеген микрон диаметрі үшін ол майда ілініп, мінсіз сфера түзеді. Сыну көрсеткішін оңтайландыру арқылы тамшының өзі 108-ден астам сапа коэффициенті бар мінсіз сфералық резонатор болып табылады. Сондай-ақ, ол майда булану мәселесін болдырмайды. Салыстырмалы түрде үлкен тамшылар үшін олар тығыздық айырмашылықтарына байланысты жоғарғы немесе төменгі бүйір қабырғаларында «отырады». Бұл типтегі тамшылар тек бүйірлік қоздыру режимін пайдалана алады.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 23 қазан