由印度理工大学主办 信用:CC0公共领域 研究实验室正在不断开发新材料，这些新材料有望展现出革新这种或那种技术的新特性
但是仅仅创造这些材料是不够的；科学家还需要找到有效的方法来处理和微调它们
此外，复合材料通常是通过在基体中添加纳米粒子来制造的，这就是为什么有必要找到一种方法来控制这些粒子的位置、大小和浓度，甚至排除人眼不可见的最小偏差
ITMO大学的研究人员改进了基于添加银和铜的纳米多孔玻璃的复合材料的局部加工技术
现在，可以高精度地预测等离子体成分在处理过程中的光学特性
这项研究发表在《纳米材料》杂志上
几千年来，人类不得不适应它所拥有的材料:金属、木材、石头、矿物等
今天，人类已经学会了根据自己的需要调整材料，用几种成分制造复合材料
这些材料具有新的性能，并开辟了新的机会
它们在激光、激光雷达、传感器、透镜、波导和其他处理光信号的设备等光学设备中具有巨大的应用潜力
特别是，研究人员对金属纳米粒子强化玻璃抱有很大希望
“这种材料可以用作滤光器，”激光光子学和光电子学学院的研究工程师帕维尔·瓦拉莫夫解释说
“众所周知，白光由大量波长组成，例如，你可能需要突出或排除某个光谱带，如蓝色或黄色
这就是滤光器的用途，它们可以用于激光器、折射器、透镜或波导
" 根据添加到玻璃中的金属离子，合成的复合材料可用于操控光谱的各个部分
例如，如果你在玻璃中加入银和铜的纳米粒子，它会吸收蓝绿色波段的辐射
但是将银和铜纳米粒子添加到普通玻璃中，例如用于制造窗户或厨房用具的玻璃，将是一个复杂而昂贵的过程，涉及许多化学反应
这就是为什么科学家更喜欢使用特殊的纳米多孔玻璃来达到这些目的
一旦纳米粒子被“装配”到孔中，材料就会被激光辐射改变，以增强其新的光学特性，例如，通过透射或吸收特定波段的光束来精确控制光谱
但是有一个问题:在处理过程中，金属纳米粒子会改变它们的形状，甚至改变它们的化学组成
在整个过程中，材料改变了与激光辐射的相互作用方式；本质上，它开始更好地吸收光谱特定波段内的辐射
这对治疗过程提出了几个挑战
激光不能简单地调谐到特定的值，然后从头到尾用来处理材料；它必须不断调整以适应材料内部发生的变化
“我们建议的方法使得制造具有等离子共振峰的大体积微型元件成为可能，这种共振峰可以实时控制，”激光光子学和光电子学学院的研究员罗曼·扎科尔达耶夫说
该方法旨在通过反馈优化激光改变的参数
" 为了在整个治疗过程中调整激光器的性能，科学家需要立即对已经发生的变化以及需要对激光器设置进行的改变进行复杂的计算
为此，他们需要一个灵活的物理数学模型；这种模型已经成为设计用于管理这些材料加工的算法的基础
ITMO大学的研究人员提出了一个数学模型，该模型考虑了辐射的强度及其在材料中引起的变化
这使得研究人员能够生产出具有精确光学特性的材料，这些光学特性最初被计算在内
“我们能够提出一种计算算法，将纳米粒子的电子结构、大小和浓度与材料的光学特性作为一个有效的环境(？)，”马克西姆·谢尔盖耶夫说
“将该算法与粒子扩散控制生长模型结合使用，使我们能够实时跟踪激光治疗中的光学变化
" 所建议的方法将使独特的光学等离子体元件的制造变得便宜且易于操作，为它们集成到工业生产中开辟了新的机会
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