Con l'aiuto della microscopia elettronica, gli scienziati hanno rintracciato i difetti nella superficie dei cristalli fotonici bidimensionali. Ma ci sono difficoltà con i cristalli fotonici sfusi. Non c'è modo per gli scienziati di ricercare gli interni di questi insoliti cristalli. Quindi gli scienziati stanno cercando da tempo un metodo per misurare meglio questi cristalli.

Ilya Besedin, un ingegnere del NUST MISIS Laboratory of Superconducting Metamaterials, insieme a un gruppo di scienziati tedeschi, Paesi Bassi, e la Russia ha dimostrato che esiste un metodo di analisi non distruttiva della struttura interna della sostanza, che non può essere visto con l'uso di raggi X convenzionali. Il nuovo sistema aiuterà a creare microprocessori per computer ottici. L'opera è stata pubblicata in Piccolo .

Il gruppo di ricerca, guidato dal professor Ivan Vartanyants di MEPhI, ha applicato ai cristalli fotonici il metodo recentemente sviluppato della pticografia. L'essenza del metodo è che la sostanza è illuminata dalla radiazione di raggi X di un'onda esattamente definita. Le sorgenti di tali radiazioni sono chiamate sincrotroni, e gli esperimenti sono stati condotti presso DESY in Germania.

"Con i raggi X convenzionali è possibile eseguire la scansione di strutture macroscopiche o molto ordinate. Nel nostro caso, per strutture di sfere di polistirene di dimensioni quasi micron, l'accuratezza dell'immagine sarà persino peggiore rispetto alla fluoroscopia. Almeno, non sarà possibile discernere un singolo oggetto [più piccolo] di un micron, " disse Ilya Besedin.

Grazie a una radiografia di così alta qualità, Ilya Besedin ei suoi colleghi sono riusciti a osservare le strutture dei cristalli ordinate su una scala di decine e centinaia di nanometri. Più importante, gli scienziati sono riusciti a identificare i difetti interni delle strutture mesoscopiche.

Come ha spiegato Ilya Besedin, se il cristallo è perfetto, il raggio può attraversare o essere riflesso. Però, a causa di difetti, il raggio potrebbe deviare da una linea retta. "Conoscendo le informazioni sui difetti di imballaggio, possiamo comprendere la logica attraverso la quale il raggio cambia direzione. Ciò significa che possiamo provare a raccogliere progetti logici basati su cristalli fotonici. Un'altra cosa è che non siamo in grado di controllare la formazione di questi difetti, possiamo solo cercare di ridurre [i difetti] a livello macro, " ha spiegato Besedin.

"Un cristallo fotonico è come una guida d'onda per la luce, solo meglio. La guida d'onda è quasi impossibile da piegare, ed è impossibile creare microchip fotonici su guide d'onda. Un cristallo fotonico è più adatto per la creazione di microchip ottici integrali in cui la luce può diffondersi dove gli sviluppatori ne hanno bisogno, " ha osservato Ilya Besedin. Ecco perché il valore principale di questo lavoro è nell'analisi della struttura interna dei cristalli fotonici con l'aiuto della tticografia.

"Abbiamo dimostrato che ora, con l'aiuto dei raggi X, possiamo osservare difetti nelle strutture mesoscopiche periodiche. La fase successiva della specifica consiste nell'esporre queste strutture alle radiazioni con un laser a raggi X. Questo può dare un'immagine più accurata della struttura interna, ma ci sono anche alcune difficoltà. Il raggio laser è, per definizione, più potente di una semplice uscita dal sincrotrone. Mentre aumenta la potenza, la probabilità di distruggere la struttura indagata aumenta significativamente, che non è [buono]. La Ptychography consente inoltre ai ricercatori di studiare la struttura interna di un cristallo senza distruggerlo. Ecco perché un tale metodo troverà sicuramente la sua applicazione, " ha concluso Besedin.