Исследование взаимодействия света и вещества в оптических микрорезонаторах вызывает значительный интерес, поскольку это позволяет создавать источники одиночных фотонов и применять их в биосенсорике. Микрорезонаторы на основе пористого кремния отличаются низкой стоимостью производства, а возможность управления их характеристиками посредством электрохимического травления позволяет адаптировать их для использования в оптоэлектронных и сенсорных устройствах. Тем не менее, создание таких микрорезонаторов остается непростой задачей из-за большого числа влияющих факторов, а их добротность, то есть способность сохранять свет внутри резонатора, редко превышает отметку в 100.
В Центре «Нано-Фотон» НИЯУ МИФИ была разработана технология управляемого производства микрорезонаторов из пористого кремния. Она объединяет теоретическое моделирование и экспериментальную проверку характеристик микрорезонаторов для повышения эффективности взаимодействия света и вещества. Благодаря этой методике удалось создать пористый кремний с добротностями, увеличившимися вдвое, а теоретические расчеты указывают на потенциальную возможность дальнейшего повышения этого показателя. Также, внедрение флуорофоров в оптимизированный микрорезонатор обеспечивает почти шестикратное уменьшение ширины спектра флуоресценции и усиливает флуоресцентный сигнал, что обусловлено усилением взаимодействия света и вещества.
Разработанная технология позволяет с высокой точностью моделировать микрорезонаторы, параметры которых важны для создания источников одиночных фотонов и применения в сенсорике, где необходимы высокое спектральное разрешение и эффективная люминесценция.
Результаты исследования были размещены в журнале с высоким индексом цитирования Nanomaterials. Работа была проведена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение/грант № 075-15-2025-609), руководителем проекта выступил профессор Николай Каргин.