Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

В кварцевом стекле записали таблицу Менделеева

В кварцевом стекле записали таблицу Менделеева

Фото:
Shakhgildyan, G. et. al./Frontiers in Chemistry/Indicator.Ru

Исследователи из РХТУ им. Д. И. Менделеева создали изображение таблицы Менделеева в кварцевом стекле размером 3,6х2,4 мм. Для этого использовали метод фемтосекундной лазерной записи, перспективный для использования в технологиях сверхплотного хранения данных в стекле. Работа ученых опубликована в специальном номере журнала Frontiers in Chemistry.

Стекла используются человеком уже более пяти тысяч лет, и за это время успели прочно войти в нашу жизнь. Но несмотря на такую распространенность, этот класс материалов до сих пор пополняется новыми представителями, у которых открываются новые свойства.

Почти 95% всех стекол — силикатные. Они изготавливаются из сырья, главный компонент которого — оксид кремния. Но кроме него в стеклах встречается почти вся таблица Менделеева. Для придания стеклу нужных свойств (например, прочности, химической стойкости или цвета) в него включают оксиды натрия, алюминия, бора, кальция, хрома и так далее.

Новое исследование российских ученых отражает это богатство элементов в виде миниатюрной таблицы Менделеева, выгравированной в толще стекла. Сделать это удалось благодаря использованию фемтосекундных лазеров, которые испускают очень короткие импульсы света. Такие импульсы хоть и длятся очень мало, но имеют высокую интенсивность излучения, что позволяет точечно менять структуру материала. В операциях на глазах врачи используют фемтосекундные лазеры, чтобы аккуратно разрезать и сшивать живые ткани. Применение этой технологии в стеклах позволяет создавать внутри них миниатюрные оптические элементы: волноводы, каналы, переключатели.

Авторы новой работы воспользовались фемтосекундным лазером для создания внутри кварцевого стекла нанорешеток, обладающих свойством двулучепреломления. Это значит, что луч, проходящий через область с такой периодической структурой, разделяется на две компоненты, которые идут через материал разными путями и с разной скоростью, а затем соединяются на выходе из него. Благодаря этому внутри стекла и появляется интерференционная окраска.

Цветом полученного узора можно управлять, изменяя интенсивность лазерного излучения и последовательно нанося слои нанорешеток друг на друга. Авторы изменяли эти параметры от одной ячейки таблицы к другой, что позволило сделать их цветными. Но в обычный оптический микроскоп разглядеть их нельзя, и все ячейки окрашены только в разные оттенки коричневого цвета. Увидеть всю гамму можно только если в микроскоп вставить скрещенные поляризаторы. Ученые создали шесть основных типов элементов (щелочные металлы, инертные газы и др.) в шести разных оттенках коричневого и голубого.

Общий размер таблицы получился 3,6 на 2,4 мм — ее можно поместить на кончике ногтя. Каждая ячейка с химическим элементом оказалась размером всего 200*200 микрометров. Одно из важных преимуществ такой «татуировки» на стекле — ее термическая устойчивость. Эксперименты показали, что нагрев до 900 °С и резкое охлаждение стекла не влияет на изображение записанной таблицы. Это значит, что такой метод позволяет надежно хранить информацию долгие годы, защищая ее от негативных воздействий.

Видео дня. Тодоренко спасает свою репутацию после скандала

Источник: Rambler