Возможности применения наностёкол

Из общих соображений ясно, что уменьшение размеров крис­таллитов (кристаллических зёрен) до нанометровых масштабов позволит создать из стеклообразных материалов новые, очень пер­спективные оптические среды (с очень высокими или регулируе­мыми коэффициентами преломления и т. п.). Такие среды, уже по­лучившие название наностёкол, сейчас интенсивно изучаются во многих лабораториях. 20 февраля 2000 года уже сообщалось о работах фирмы «Хитачи» в области структуры наностёкол и возможностей их применения в оптических устрой­ствах. В первую очередь, речь идёт о создании на поверхности стёкол сотовых структур и заполнении таких сот «столбиками» из раз­личных наноматериалов. Например, этим методом можно создать сверхтонкую плёнку (мембрану) из наностекла окиси кобальта. В лабораториях фирмы «Хитачи» уже получены плёнки в виде плос­ких сот (с диаметром 13,3 нм), разделённых сверхтонкими стенка­ми или перегородками (с толщиной около 1 нм). Такие плёнки и могут рассматриваться в качестве особых стёкол, в которых аморфный материал стенок заполняет упорядоченную структуру, показанную на рисунке.

Обнаружено, что коэффициент преломле­ния таких стёкол (являющихся, фактически, сочетанием нанокристаллитов и аморфных зёрен) может изменяться в очень широких пределах. Точный механизм этого эффекта пока не раскрыт, однако он, несомненно, обусловлен особенностями поведения элект­ромагнитных полей в чередующихся слоях наноразмерных крис­таллических и аморфных областей. В ближайшие годы такие материалы будут все шире применяться для создания новых, высоко­эффективных устройств хранения и передачи цифровой информа­ции (в частности, для работы в системе Интернет). Плотность за­писи информации в таких средах уже достигает 10 гигабит/кв. дюйм, далее должна дойти до 100 гигабит/кв. дюйм. Планируется создать сеть оптической связи с плотностью записи до 1 терабит/кв. дюйм.

Сейчас ведутся работы над созданием объединённойсистемы из наностёкол и коротковолновых лазеров, что позволит производить сверхмощные оптические запоминающие устройства и плёночные экраны с повышенной чёткостью изображения. Кроме этого, занимаются пробле­мой изготовления на основе наностёкол новых материалов для оп­тических переключателей, трёхмерных оптических волноводов и даже устройств разделения или выделения некоторых биологичес­ких веществ(например, гормонов).