Обнаружение преимущества фотонных кристаллов в роли теплоизоляторов

Фотонные кристаллы – периодические структуры, использующиеся для изменения частоты света (а с недавних пор – ещё и звука) в узком диапазоне. По расчётам специалистов, эти кристаллы также могут эффективно блокировать широкий спектр частот инфракрасного диапазона (иллюстрация Nature).

Физики из Стэнфорда (Stanford University) обнаружили что структуры, известные как фотонные кристаллы, способны блокировать тепловой поток даже более эффективно, чем вакуум.

В, опубликованной Physical Review, статье учёные представляют расчёты, показывающие, что теплопроводность образца, как ни странно, не зависит от толщины отдельных слоёв кристалла, а главное в статье – их показатели преломления.

Таким образом, при использовании 100-микрометровой полоски, состоящей из 10 слоёв кремния толщиной микрометр, перемежаемых с вакуумом, теплопередача через данный материал должна снизиться примерно вдвое по сравнению с использованием одного вакуума (в условиях комнатной температуры).

Поясним: горячий суп в термосе окружён вакуумом, заключённым между внутренней и внешней стенками, что препятствуют передаче тепла. Но суп остывает ещё и благодаря инфракрасному излучению (обычно с ним борются отражающим покрытием колбы). Фотонные кристаллы должны помочь разрешить эту проблему по-новому, с большей эффективностью. И хотя бытовые термосы прекрасно обойдутся без нанотехнологий, новая ипостась фотонных кристаллов пригодится в приборостроении и электронике. Нетривиальное применение фотонных кристаллов в последнее время всё более распространяется – не так давно мы рассказывали о том, как они помогают вырабатывать электричество и служат необычными украшениями.

Фото браслета с опалом. Опал представляет собой природный фотонный кристалл.

Заключение.

Таким образом можно с уверенностью сказать, что тема "фотонные кристалы, сфера их применения" ещё долго будет актуальна. Области применения фотонных кристалов с каждым днём расширяются.

Изучение свойств фотонных кристалов очень интересная тема, которая может быть взята для дипломных работ или научных дисертаций.

В настоящее время проводится ряд экспериментов в разных отраслях науки по изучению применения фотонных кристалов.

Данный реферат был написан с целью ознакомления с фотонными кристалами и их применения в СВЧ-диапазоне, путём обзора различных статей и научных работ.

Список литературы.

1. http://www.membrana.ru/particle/14455

2. http://www.chem.msu.su/rus/teaching/goodilin1/photo.pdf

3. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук.

"СТРУКТУРЫ С ФОТОННОЙ ЗАПРЕЩЕННОЙ ЗОНОЙ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В БЛИЖНЕПОЛЕВОЙ СВЧ-МИКРОСКОПИИ". (Фролов Александр Павлович, Саратов – 2014).

4. Автореферат. "Микрополосковые фотонные структуры СВЧ-диапазона и их использование для измерения параметров диэлектриков" (Куликов, Максим Юрьевич, Саратов, 2011год).