Ученые Технического университета Эйндховена создали сверхчувствительный фотонный кристалл, который способен обнаруживать отдельные частицы диаметром до 50 нанометров. Результаты исследования опубликованы в журнале Optica.
Одним из классов наночастиц, который привлекает большое внимание из-за загрязнения воздуха, являются сверхмелкие частицы (UFP) диаметром менее 100 нанометров. Они содержатся в дыму, выхлопных газах и тонере для принтера и представляют угрозу для здоровья, особенно если вдыхаются напрямую. До сих пор существующие технологии не могли обнаружить отдельные частицы, аналогичные UFP по размеру.
Специалисты разработали нанофотонный оптоволоконный датчик, чувствительный к малейшим изменениям в окружающей среде настолько, что он способен обнаружить одну наночастицу того же размера, что и UFP. Работа основана на фотонном кристалле — периодической структуре, которая может отражать свет во всех направлениях. Дефект, называемый полостью фотонного кристалла, или PhCC, размером менее одного кубического микрометра позволяет свету удерживаться в кристалле в течение длительного времени.
PhCC был размещен на кончике оптоволокна. Когда частица приближается к полости, длина волны захваченного света изменяется, что можно измерить. Установка обеспечивала беспрецедентную чувствительность по сравнению с предыдущими технологиями, что позволило обнаруживать одиночные сверхмелкие частицы диаметром всего 50 нанометров.