Нанотрубки из диоксида титана на сегодняшний день уже достаточно широко применяются в устройствах для очистки воздуха, в биомедицине, а также для создания самоочищающихся поверхностей, солнечных батарей и всевозможных датчиков. Но последняя работа совместной группы исследователей из Молдовы, Австралии и Великобритании доказывает, что сфера применения этого материала может быть еще шире. В рамках опубликованной работы ученые смогли найти новый способ корректировки показателя преломления этих нанотубулярных структур с помощью сфокусированного лазерного луча.

Предложенная учеными методика подразумевает использование сфокусированного лазерного луча для нанесения изображений на поверхность тонки пленок и мембран из аморфных нанотрубок, сформированных из диоксида титана. Тепло от луча в данном случае может использоваться для контроля локальной кристаллической структуры пленок, которая, в свою очередь, определяет показатель преломления этого материала.

Группа ученых из Technical University (Молдова) и Академии наук Молдовы в одной из своих последних работ предложили создавать нанотубулярные мембраны из титана с помощью анодирования листов титана при температуре ниже 0 градусов по Цельсию в растворе электролита, содержащего этиленгликоль и плавиковую кислоту. Это техника обеспечивает создание **упорядоченного массива нанотрубок из диоксида титана, расположенных в виде двумерной гексагональной решетки.

В последовавших экспериментах исследователи обнаружили, что

они могут создать две различные фазы нанотрубок (фазу анатаза и рутила – различных кристаллических модификаций двуокиси титана), подвергая сформированные описанным выше способом пленки и мембраны воздействию сфокусированного лазерного луча.

Лазерная обработка создает либо комбинацию двух фаз, либо отдельную фазу анатаза, в зависимости от параметров излучения. Более того, созданная таким образом фаза анатаза не демонстрирует нестабильности – ее крайне трудно изменить после того, как она окончательно сформирована.

Коллеги ученых – команда из University of New South Wales (Австралия) и University of Bristol (Великобритания) показала, что

структуру из нанотрубок с ядром из рутила и оболочкой из анатаза – наиболее интересную модификацию первоначальной аморфной структуры – можно создать при определенной мощности лазерного луча (выше определенного порога). Правда, после пересечения этого порога наращивать мощность бесконтрольно нельзя, чтобы сохранить первоначальную морфологию матрицы нанотрубок.

Как объясняют ученые,

аморфная матрица нанотрубок меняется, благодаря теплу, возникающему при поглощении лазерного излучения.

Центральная часть лазерного луча – самая жаркая область; она генерирует структуру рутила, в то время как периферийные области луча (где температура немного ниже) отвечают за формирование анатазной фазы.

Исследования созданных структур показали, что

разные фазы диоксида титана имеют различные показатели преломления, что открывает множество вероятных применений для разработки. К примеру, техника может использоваться для создания новых оптических волноводов, кольцевых резонаторов и других фотонных структур.

Подробные результаты работы опубликованы в журнале Journal of Applied Physics.