Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

возможные причины изменения спектральных характеристик фотонной структуры. Процессы, протекающие при этом в полимерном упорядоченном массиве, нуждаются в более детальном исследовании в проточной системе. Визуально с помощью предложенных сенсорных материалов на основе фотонных кристаллов возможно обнаружить 2,8-10"5моль толуола, с помощью спектроскопии диффузного отражения — до 0,7-10"5моль. Метаматериалы для радиофотомики. Функциональные материалы из сферических частиц диаметром до 200 мкм, регулярно упакованные в плоский монослой и перенесенные на подложку, формируются аналогично фотоннокристаллическим массивам. Они перспективны для систем радиолокации, использующих новые физические принципы. Подобные материалы, получившие название метаматериалов, лежат в основе создания и применения малогабаритных фазированных антенных решеток (ФАР) с возможностью перестройки частотных характеристик излучения. Разработка ФАР в различных приложениях радиофотоники является одним из приоритетных направлений радиолокации будущего. Одной из таких возможностей является создание диэлектрических антенн терагерцового диапазона частот на основе упорядоченных упаковок из полимерных микросфер. Подобные структуры можно получить методом самоорганизации на площадках размерами в десятки квадратных сантиметров. Элементной базой таких структур являются полистирольные микросферы различных размеров от 3 до 300 мкм, для которых в качестве сшивающего агента используется дивинилбензол. Такие структуры могут являться аналогами рассмотренных выше фотонных кристаллов, селективно отражающих электромагнитные волны в оптическом (видимом) диапазоне. В этом случае длина волны таких резонансов определяется из условия дифракции Брэгга. Аналогичный принцип работы можно представить и для случая упаковок из микросфер размерами в десятки микрон (6-213 мкм). В случае отражения широкополосного радиоизлучения от поверхности плотной упакованной структуры из микросфер, образуется волна с высоким коэффициентом отражения и селективной длиной, определяемой зависимостью: m l = 2d БШф, где m — порядок дифракции; X — длина волны; d — период дифракционной решетки; ф — угол падения и наблюдения отраженной волны. При подаче излучения через индивидуальные волноводы на каждый элемент диэлектрической антенны с определенной задержкой формируется дополнительная разность фаз между соседними элементами излучателей, приводящая к изменению угловых характеристик максимумов отраженного излучения. В предложенных экспериментальных условиях были получены упорядоченные структуры в виде монослоев из полимерных микросфер диаметрами 6, 20, 31, 55, 110 и 213 мкм. С их помощью также проводилось физическое моделирование условий работы фотонных кристаллов оптического (видимого) диапазона излучений (440-630 нм). Изучение упорядоченных структур из микросфер субмиллимитровых размеров позволило сделать вывод о схожем поведении отраженного излучения радиочастотного диапазона длин волн от поверхности подобных упаковок по сравнению с фотонными кристаллами. Достоинством радиофотонных антенных решеток является их компактность, механическая прочность и управляемость подложек с нанесенными на них упорядоченными структурами, высокая помехозащищенность и достаточно высокая спектральная селективность отраженного излучения. Использование полимерных материалов позволяет заполнять их различными веществами и менять относительную диэлектрическую проницаемость материала, таким образом, сдвигать резонансные частоты. На рис. 2 показано демонстрационное заполнение материала красителями. Рис. 2. Заполнение красителями упаковки полимерных микросфер d = 6 мкм При этом воздействие лазерных импульсов на метаматериалы меняет их фотоконформацию, что, в свою очередь, изменяет относительную диэлектрическую проницаемость и сдвигает селективное отражение 487