研究实验室不断开发新材料，这些材料有望展现出必将彻底改变这种或那种技术的新特性。但仅仅创造这些材料是不够的;科学家们还需要找到处理和微调它们的有效方法。此外，复合材料通常是通过将纳米粒子添加到基础基质中制成的，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，以排除即使是最小的不可见偏差。人眼。

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组件在治疗过程中的光学特性。这项研究发表在《纳米材料》上。

几千年来，人类不得不适应其可支配的材料：金属、木材、石头、矿物等。今天，人类已经学会根据自己的需要调整材料，用多种成分创造复合材料。这些材料具有新的特性并开辟了新的机遇。它们在光学设备中具有巨大的应用潜力，例如激光器、激光雷达、传感器、透镜、波导和其他处理光信号的设备。特别是，研究人员对用金属纳米粒子增强的玻璃寄予厚望。

“这种材料可以用作滤光片，”激光光子学和光电学院的研究工程师 Pavel Varlamov 解释说。“正如我们所知，白光由大量波长组成，例如，您可能需要突出或排除某个光谱带，如蓝色或黄色。这就是滤光片的用途，它们可用于激光、折射镜、透镜或波导。”

根据添加到玻璃中的金属离子，所得复合材料可用于控制光谱的各个部分。例如，如果您将银和铜纳米粒子添加到玻璃中，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具的玻璃，将是一个复杂且昂贵的过程，涉及许多化学反应。这就是为什么科学家们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“装入”到孔隙中，材料就会被激光辐射改变，以增强其新的光学特性，例如，通过传输或吸收特定光束的光束来精确控制光谱。乐队。

但是有一个问题：在旨在将新材料的成分“粘合在一起”的处理过程中，金属纳米颗粒会改变它们的形状，甚至改变它们的化学组成。在整个过程中，材料会改变它与激光辐射相互作用的方式;本质上，它开始更好地吸收特定光谱带内的辐射。这对处理过程提出了若干挑战。激光不能简单地调整到特定值，然后从头到尾用于处理材料;它必须根据材料内部发生的变化不断调整。

“我们建议的方法可以创建具有可实时控制的等离子体共振峰的大量微尺度元素，”激光光子学和光电子学院的研究员 Roman Zakoldaev 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设置进行的变化进行复杂的计算。为此，他们需要一个灵活的物理数学模型;这种模型已成为旨在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，该模型将考虑辐射强度及其在材料中引起的变化。这使研究人员能够生产出具有最初考虑到计算中的精确光学特性的材料。

“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一起作为一个有效环境(?)，”马克西姆·谢尔盖夫说。“将该算法与粒子扩散控制生长模型结合使用，使我们能够实时追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组件的创建变得便宜且易于处理，为它们融入工业生产开辟了新的机会。