A l'aide de la microscopie électronique, les scientifiques ont suivi des défauts à la surface de cristaux photoniques bidimensionnels. Mais il y a des difficultés avec les cristaux photoniques en vrac. Les scientifiques n'ont aucun moyen de rechercher l'intérieur de ces cristaux inhabituels. Les scientifiques recherchent donc depuis un certain temps une méthode pour mieux mesurer ces cristaux.

Ilya Besedin, un ingénieur du Laboratoire des Métamatériaux supraconducteurs NUST MISIS, conjointement avec un groupe de scientifiques allemands, les Pays-Bas, et la Russie a démontré qu'il existe une méthode d'analyse non destructive de la structure interne de la substance, qui ne peut pas être vu avec l'utilisation de rayons X conventionnels. Le nouveau système aidera à créer des microprocesseurs pour les ordinateurs optiques. L'ouvrage a été publié en Petit .

Le groupe de recherche, dirigé par le professeur Ivan Vartanyants du MEPhI, a appliqué la méthode récemment développée de ptychographie aux cristaux photoniques. L'essence de la méthode est que la substance est éclairée par le rayonnement X d'une onde exactement définie. Les sources de ce rayonnement sont appelées synchrotrons, et les expériences ont été menées à DESY en Allemagne.

"Avec les rayons X conventionnels, vous pouvez scanner des structures macroscopiques ou très ordonnées. Dans notre cas, pour les structures de sphères de polystyrène de taille proche du micron, la précision de l'image sera encore pire qu'en fluoroscopie. Au moins, il ne sera pas possible de discerner un seul objet [plus petit] qu'un micron, " a déclaré Ilya Besedin.

Grâce à une radiographie de si haute qualité, Ilya Besedin et ses collègues ont réussi à observer les structures de cristaux ordonnés à l'échelle des dizaines et des centaines de nanomètres. Plus important encore, les scientifiques ont réussi à identifier les défauts internes des structures mésoscopiques.

Comme l'a expliqué Ilya Besedin, si le cristal est parfait, le faisceau peut traverser ou être réfléchi. Cependant, à cause de défauts, le faisceau peut s'écarter d'une ligne droite. "En connaissant les informations sur les défauts d'emballage, nous pouvons comprendre la logique par laquelle le faisceau change de direction. Cela signifie que nous pouvons essayer de collecter des conceptions logiques basées sur des cristaux photoniques. Une autre chose est que nous ne sommes pas en mesure de contrôler la formation de ces défauts, on ne peut essayer de réduire [les défauts] qu'au niveau macro, " expliqua Besedin.

"Un cristal photonique est comme un guide d'ondes pour la lumière, seulement mieux. Le guide d'ondes est presque impossible à plier, et il est impossible de créer des micropuces photoniques sur des guides d'ondes. Un cristal photonique est le plus approprié pour la création de micropuces optiques intégrales où la lumière peut se propager là où les développeurs en ont besoin, " a noté Ilya Besedin. C'est pourquoi l'intérêt principal de ce travail réside dans l'analyse de la structure interne des cristaux photoniques à l'aide de la ptychographie.

"Nous l'avons montré maintenant, à l'aide de rayons X, on peut observer des défauts dans les structures mésoscopiques périodiques. La prochaine étape de spécification consiste à exposer ces structures à un rayonnement avec un laser à rayons X. Cela peut donner une image plus précise de la structure interne, mais il y a aussi quelques difficultés. Le faisceau laser est, par définition, plus puissant qu'un simple sortant du synchrotron. En augmentant la puissance, la probabilité de détruire la structure étudiée augmente de manière significative, ce qui n'est pas [bien]. La ptychographie permet également aux chercheurs d'étudier la structure interne d'un cristal sans le détruire. C'est pourquoi une telle méthode trouvera certainement son application, " a conclu Besedin.