Третьяков Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для Всех
Подождите немного. Документ загружается.
ф
ИП-НАНОЛ
ИТО
fPАФ
ия
(FIB
Nanolithography)
Хари
тон
-
худо
ж
н
и
к.
Он
дл
я
вас
картинки
Хорошо
ум
ее
т
ки
с
т
ью
рисовал
ь
.
Ц
е з
арь
в
ам
кар
ги
нки
вытр
ави т
Н3
цинке
,
Цинковые
д
о
с
к и
пс
рспаст
В
пс
чат
ь
.
с.я.
Марша
к
.•
Живые
буквы
»
Ум
ен
ьш
енн
ая
копия
С
г
о
уи
х
енвж
а
.
поо
уче
н
ная
учены
м
и и
з
Син
гап
у
ра
п
ротонной
л и
то
гра
ф
и
ей
Поняг
ь
технологию
процссса
нано
пито
графин
фо
кусированным
ионным
пучком
(ФИП-нанолuтографuu)
можно
,
представив
себя
художником,
работающим
н
ад
со
зданием
кар
тин
....
.
То
лько
в
качестве
мо
льберта
у
вас
ма
нипу
лятор
образцов;
кремниевая
пластинка
ИЛИ
э
лектронный
чип
заменяют
вам
холст
.
а
фоку
сированный
ионный
пучок
(поток
ускоренных
ионов
-
чаще
всего
гал
лиев
Ы
х)
-
кисти
диа
метром
всего
6
-10
нм
.
Химические
реагенты
выступаю
т в
роли
красок
,
котор
ы
с.
попадая
под
прямой
пучок
ускоренных
ионов
,
способны
превраша
ться
в
тонкий
с
лой
прово
дников
И
ЛИ
и
зо
ляторов
.
Ког
да
вы
рисуете
обычную
карти
ну
,
то
водите
кистью
по
хо
лсту.
В
данном
же
случае
персмещается
не
кисть
-
она
жестко
зак
реплена
,
а
мо
льберт
,
причем
он
перемешае
тся
с
очень
высокой
т
о
ч
н
о
с
т
ь
ю
и
на
малые
ве
ли-
ир
"а.'IМ.:;:~·I.I.i§.
tt
tiф!
.,М
чины
(меньше
ра
змеров
атома)
.
Чтобы
нажать
на
кисть
вам
д
о
с
тат
о
ч
н
о
уве
личить
интенсив
ность
потока
ионов
.
Ну
ЧТО
ж
,
начинаем
рисовать?
Подаем
крас
ки на
холс
т
по
специальным
трубочкам
,
и
чем
дольше
задсрживаем
обр
азец
11
о
дном
месте,
тем
т
о
л
щ
е
с
лой
-
так
можно
по
лучить
золотые
структуры,
показанные
на
рис
.
1.
В
д
а н
н
о
м
слу
час
краски
пре
дставляют
собой
легколетуч
ие
со
с
линения
зо
лота
,
которые
разлагаются
на
пол
л о
ж
к
е
под
во
здействием
ионного
пучка
.
Если
нанесли
ЛИШНИЙ
слой
-
не
беда,
его
как
шпа
те
лсм
можно
у
дали
ть
чистой
кистью
,
поскольку
поток
ускоренных ионов
обладает
СВОЙСТВОМ
выбиват
ь
атомы
из
вещества
и
таким
образом
псслеловагсл
ьно
стравливать
и
«
рез
а
т
ь»
любые
материалы
,
д
аж
е
та к и
е
твердые
,
как
алмаз.
Можно
осушес
тви
ть
немного д
р
у
г
о
й
способ
создания
картин
,
ес
ли
пре
дварите
льно
на
хо
лст
равномерно
нанести
сисциальные
вещества
(ре
зисты)
,
в
которых
под
локальным
воздействием
пучка
ионов
могут
проходить
химические
ре
акции.
После
того
.
как
нужный
рисунок
задан,
не
изменившийся
ре
зист
просто
удаляют
ра
створите
лем
,
и
картина
готова
.
С
помощью
вы
сокоэнергетичиых
фокусированных
пучков
протонов
(
до
2
МэВ),
которые
в
от
личие
о
т
т я
ж
ел
ы
х
ионов
металлов
проникают
вглубь
ре
з
и
ст
а
.
прак
тически
не рассеиваясь
,
по
э
той
методике
можно
даже
«
в
ы
р
ез
а
т
ь»
трехмерные
объекты
(ску
льптуры)
.
Для
эт
о
г
о
надо
лишь
варьировать
г
лубину
проникиовении
пучк~
про
тонов
в
вещество
,
меняя
его
энергию
и
время
экспозиции.
Именно
так
исследователи
из
Син
гапура
соз
дали
в
мил
лиар
ды
раз
уменьшенную
копию
С
тоунхен
пжа
.
Экспериментально
уста
новлено
,
что
мето
дом
протонной
ФИП
-тех
-
31.8
НАНОТЕХНОЛОГИ
И
РИС.:I..
С
т
р
укт
ура
.
п
олу
ч
е
нн
ая
о
са
ж
д ен
и
е
м
з
ол
от
а
ф
о
к у
с и
ро в а
н н
ы
м
и
о
нным
пучко
м
Ga+
э
не
р
г
ие
й
100
кЭ
в
(Matsui S. et al.•
199
1)
но
логии
С
исп о
л
ьзовани
е
м н
егативного
р
е
зис
та
можно
получить
трехмерные
д
е
т
ал
и
с
т
ол
щ
и
ной
стенок
60
нм
И
высотой
10
мкм
!
Дли
срав
пе
ния
,
и
с
п
о
л ь
з
у
я гаял
исвые
источ
ники
Б
мно
г
о
с
л о й н о
м
образце
AIF
,/GaAs
,
можно
с
делать
углубление
ш
и
р
и н
о
й
8
11м
И
г
л
уб
и
н
о
й
50
11М
,
а
в
алмазе
ш
и
р и
н о й
20
нм
И
глубиной
400
нм
.
Как
БЫ
,
н
авсрное
,
уже
поняли
,
основное
от
личие
Ф
И
П
-
л
и
т
о
гр
а
ф
и и о
т
фотоли
тографии
в
том
,
что
ФИП
-техно
логия
-
эт
о
после
лова
г
е
ль
н
ы
й
п
р
о
ц
е с
с
,
а
с
помощью
л
ит
ог
р
а
ф
и
и
можно
нанести
все
д
ет
ал
и
чипа
единовременн
о
.
В
по
следне
е
десятилетие
компью
теры
з
н а
ч и
т
е
л
ь
н о
облегчили
испо
льзование
ФИ
П
-
мо
льбер
т
теперь
может
пере
д
вигаться
по
залаиным
в
11рО
грамме
коор
дин
а
там
,
И
ху
дожник
у
-опер
а
тору
не
надо
ч
асами
сип
еть
з
а
прибором
.
Все
ж
е
,
несмотря
н
а к
о
л
о
с
с
ал
ь н
ы
е
дос
тижения
в
тех
IЮЛОГИИ
получ
ении
фокусированных
ионных
пучков
и
автомати
зации
высоко
точных
м
ани
пуля торов
,
системы
Ф
И
П
не
смо
гли
з
а
м
е
н
ит
ь
процесс
фото
литографии
в
прои
зво
дсгве
мик
росхем
.
ФИП
-
те х
н о
л о
г
и
и
стали
нс
заменимым
и
нструментом
в
прои
зво
дс
тве
масок
для
фо
то
литографии
,
исправления
кон
такт
ов
на д
е
фе
кт
ных
чипах,
а та
кж
е в
проц
есс
а
х
о
тл
адки
экс пе
римент
ал
ьных
ми
кро
с
хем
.
Ли
т
ера
т
ура
1. Wafl F., Breese
м
.
в.н
..&11;0/
А
.
А
.• van
Кап
J.A. Materialstoday. 2007. Vol. 10. N 6.
Р
.20
-
29
.
2. Wafl F.,
В
ет
о!
А
.А
.
,
van К
ап
з.
«,
Те
о
ез..
Breese
М
.В
.н.
Intemational Journa\ of Nanoscicncc. 2005. Vol. 4,
N 3.
Р
.
2
6
9
-
2 8
6
.
АЗБУКА
ДЛЯ
ВСЕХ
31.9
ФОТОНИКА
(Photonics)
Луч
,
п
од
о
бны
й
из
ум
р
уд
у,
Зо
л от о
г
о
С'I
Ш
..
л
ь
я
кдюч
. .
;
Ни
к
о
л
о
й За
б
ол
оцкий
Н
е
с
м
о
т
р
я н
а
то.
что
бу
р
ное
раза
ит
ие
ф
от
они
ки
н
а
ч
а
лось
от
нос
итель
но
н
е
д
а
вно
,
ЛЮ
Д
И у
же
д
а
вн
о
п
о
н и
м
а
ли
,
чт
о
ф
о
т
о
н
ы
-
ЭТО
быс
т
ры
й и у
доб
н
ы
й
способ
пе
ре
д
а
ч
и
и
нф
орм
а
ции
.
Н
а р
и
сун к
е
д
о
к
т
о
р
В
а
т
с
о
н н
а
блю
д
ае
т
.
к
ак
дв
о
ре
цкий
Б
эр
рим
о р
подает
с
по
мо
щь
ю
пла
ме
н и
све
ч
и
с
иг
нал
б
егл
ом
у к
а
т
орж
ник
у
С
ем
ен
у
.
ск
р
ыв
а
ю
щ
е
м
у
ся
н
а
б
олота
х
(
Артур
Ко
на
н
А
о
й л
,
«
Со
ба
к
а
Б
а
ск
е р
ви
е
ей
-
)
Не
сек
рет
,
'
ПО
основным
двигатсл
ем
прогрес
са
явл
я
е
тся
информация
.
Поэ
тому
на
протяже
нии
всей
своей
истории
че
ловечество
н
епрерын
но
иска
ло
новыс
спос
обы
формирования
,
передачи
и
обработки
информационных
по
то
ков
:
шумерская
клинопись
,
египетские
иеро
г
лифы
,
финики
йский алфави
т
,
азбука
Морз
е
,
дв
о
и
ч
н
а
я
сис
тема
исчисления
и
компью
терные
кодировки
-
все эт
о
важнейшие
индик
а
торы,
о
днозначно
опр
е
деляющие
степень
разви
тия
че
лов
еческой
циви
лизации
на
опрс
п
е
ленных
исторически
х эт
а
п
а х
,
Совершенствов
алис
ь
и
носи
т
е
ли
информа
ции
:
г
линяны
е
таб
лички
,
папиру
с
,
п
ерг
амент
,
бумага,
электрические
и
ради
осигналы
...
Впрочем
,
д
а
ж
с
на
з
а
р
е
циви
л
и
з
а
ц
и
и
ч е
лов
ек
осо
знавал
,
,[ТО
самым
быст
рым
н
оси
те
лем
информ
аиии
является
свет
,
320
З
аж
женный
в
ночи
факе
л
по
даст
сигнал
у
да
л
е
н
н
ом
у
объекту
быстрее
,
чем
самый
быстрый
гонец
или
почтовый
го
лубь
.
Активное
исполь
з
о
в
а
н
и
с
све
та
11
информационных
те
хно
л
огиях
началось
т
о
л
ь
к
о
в
пос л
е
пн
се
врем
я
,
ко
гла
бла
го
даря д о
с
т
и
ж
с
н
и
я
м
науки
возникли
новы
е
ис
точники
свет
а
,
способы
перс
д
ачи
световы
х
сиг
на
лов
на
тысячи
ки
лометров
и
устройства
обработки по
луч
енной
информации
.
Ввилу
своей
огромной
значимости
и
не
вероятных
пср
с
пскти
в
разви
тия
,
об
ласть
науки
и
техни
ки
,
связанная
с
со
з
л
ани
см
сп
особов
генера
ции
,
пере
дачи
и
обрабо
тки
св
етовых
сигна
лов
,
а
также
с
и
зуч
енисм
про
тск
ающи
х
при
э т
о
м
процессов
,
по
лучи
ла
специ
альное
назва
ние
-
фо
тоника
.
Рассказ
о
фо
тоинк
е
уместно
в
ести,
пр ово
дя
наралле
ли
с
другой
чре
звычайно
ва
жной
обла
стыо
соврем
еиной
науки
и
техники
-
э
л
е
кт
роник
ой
,
в
основс
которой
л
е
ж
а
т
процессы,
про
текающие
с
э
л
е
м
е
н
та
р н
ы
м
и
н
оситслями
за
ряда
-
э
л
е
ктр
о
н
а
м
и
.
Различные
эффекты
,
свя
з
а
н н
ы
е с э
лектриче
ством
(молнии
,
притяжение
натер
тым
кусочком
янтаря
мелких
предметов
и
др
.)
,
были
известны
че
лои
ску
с
незапамя
тных
врсмен.
О
дна
ко
соз
лание
и
ПОВССМССТНое
ис
пользование
вс
ево
зможных
эл
е
ктр
о
н
н
ы
х
уст
ройств
стало
во
зможно
л
и
ш
ь
тогда
,
ког
ла
во
з
никли
источники,
средс
тва
пере
дачи
и средс
тва
обработки
э
лектрических
сигналов.
Причем
во
'!ССХ
трсх
случаях
решающую
роль
сыграло
ма
ге
р
и
ал
о
в
е
л
е
н
и
е
(в
частности
,
с
о
здание
совре
менной
базы
э
л
е
кгро
н
н
ы
х
компопсигов
стало
возможным
,
в
первую
очередь
,
б
лагодаря
р
аз
рабо
тке
т
е
х
н
ол
о
г
и й
глубокой
о
ч и
с
тк
и
полупро
во
д
н
и к
ов
И
их
л
е
г
и
ро
ва
н
и
я
).
По
анал
о
гичн
ому
пути
и
де
т
и
развитие
фо
тоники
(рис
.
1). О
перспективах
фотоники
как
НАНОТЕ
Х
Н
О
I\
О
ГИИ
ал
ь
т
е
р
н
а
т и
в
ы
эл
е
ктр
о
н
и
к
е
стало
во
зможно
д
у
мать
пос
ле
ра
зрабо
тки
в
50-х
гг
.
сове
тскими
фи
з
и
к
а
м
и
Н
.Г
.
Басовым
и
А.М.
Прохоровым
прин
ци
пов
работы
мощных
у
зконаправ
ленных
и
у
добных
источников
когерентного
и
злучении
-
л
а
з
е
р
о
в
.
Вс
ле
д
з
а э
тим ученые
обрати
ли
вни
мани
е
на
сре
дства
псре
лачи
фотонов
.
Пере
ла
ват
ь
световые
си
гналы
по
воздуху,
несмо
тря
на
его
-
п
роз
р
ач
н о
с
ть»,
не
эффек
тивно
-
в
а
тмо
сфере
со
держится огромное
ко
личес
тво
пыли
и
капе
ль
воды
,
которые
сильно
рассеиваю
т
свет
.
По
этому
дл
и
пере
дачи
фотонов
бы
ло
придума
н
о
оп
тическос
во
локно
,
сос
тоящее
и
з
сверхчи
ст
о
го
с
текла
.
Что
касается
средств
управ
л
ения
фотонами
.
неко
торые
из
них
-
л
и
нз
ы,
при
з
мы
,
д
и
ф
рак
ц
и
о
н н
ы
е
ре
ш
е
т
ки
и
д
р.
-
и
зв
е
ст
ны
у
же
до
с
тат
о
ч
н
о д
ав
н
о
.
Впрочем
,
по
добно
т
о
м
у,
как
прорыв
в
эл
е
кт
р
о н
и
к
е
прои
зве
ла
раз
рабо
тка
т
е
х
нол
ог и й
гл
у
б
о к
о
й
очистки
по
л
упро
во
днико
в
,
р
ево
лю
ция
в
ф
о
тоник
е
до
лж
н
а
про
изой
ти
вс
л
е
д
з
а
с
о
з
данием
особых
оп
тич
ески
х
материа
лов
,
свойства
ко
торых
110
отношению
к
фотонам
напомин
али
бы
свойс
тва
по
лупро
во
дников
по
о
тнош
е
нию
К
эл
е
ктр
о на
м -
как
ожид
ае
тся
,
эт
о
прои
зои
дет
в
самом
б
лижайшем
б
у
дуще
м
.
Соврс
мснные
н
ан
о
тс
хно
логии
играю
т
реша
ющую
ро
л
ь в
р
азви
тии
фотоники
.
Например
,
не
давно
появившие
с я
н
анострук
т
урированные
во
лново
ды
по
мно
гим
хара
кт
ери
стика
м
з
н
ач
и
те
лыю
превосх
о
л
я
т
обычное
с
теклинн
ос
опто
волокно
.
Полупр
ов
о
днико
вы
е
каночастицы
(см
.
Квантовые
точкu)
мо
гут
соверши
ть
рево
люцию
в
об
лас
ти
и
с
т
очников
св
ета
бла
го
даря
мошной
лю
м
и
н
е с
ц
е
н
ц
и и
и
во
зможности
,
син
те
зируя
наночастицы
зал
ан н о
г
о
ра
змера
,
управля
ть
лл
и
ной
во
лны
и
злучасмого
св
ста
.
Наконец
,
м
ате
риалы
с
УПОР
Ядоченной
микроструктурой
(см
.
Фотонные
кристаллы;
мо
гут
реши
ть
проблему
«
п
ол уп
р
о
в
о
д
н
и
к
о
в
для
св
е
та
»
.
Р
ис
. .1..
Н
е
к
о
т
ор
ы
е
эле
ме
нты
ф
о
т
оники
:
лазер
,
стекхан
ное
оптоволок
но,
фото
е
ио
ды,
пр
и з
ма
и
диф
р ак
ц
и
о
н н а я
решет
ка
в
пос
ле
днее
время
нер
е
пко
в
ы
деляют
осо
бую
об
ласть
науки
,
изучающую
оптические
яв
л
е
н и
я
на
наноуровне
-
ианофотонику
.
С
о
д
ной
стороны
,
р
азвитие
фо
тоники
и
с
о
з
дание
новых
оптических
ус
тройс
тв
,
к
ак и
в с
луч
ае
эл
е
кт
р
о
н и к
и,
неи
збежно
привс
п
ег
к
нсобхо
ли
мос
ти
миниа
гюри
зации
функцион
альных ком
понен
тов
.
С
д
р
у го й
стороны
,
д
о
с
т
и
ж
е
н
и
и
нано
фо
тоники уже
сей
ч
ас
по
звол
яют
решать многие
приклалвые
зада
ч
и.
В
каче
с
тве
прим
ера
пре
д
ставим
,
'по
мы
хо
тим
увидеть
в
оптический
микроскоп
ДНК.
Нити
ДНК
могут
быть
п
оста
т
о
ч
н
о
дл
и
н
н
ы
м
и,
о
днако
они
настолько
т
о н
к и
е,
ч
то
у
в
ид
е
ть их
д
а
ж
е с
испол
ь
зованием
самой
л
у
ч
ш
е
й
оптики
не
пре
дставл
я
ется
возмо
жным.
Впрочем
,
проб
лому
можно
решить.
если
прице
пить
к
цепочке
ДНК
кван
товые
т
о
ч
к
и.
В
э
то
м
случае
при
об
лучении
образца
у
л
ь
тр
а
ф
и
олет
о
вым
све
том
ни
ть
ДНК
н
а
чина
е т
све
титься
,
и
ее
уж
е
можно
буде
т
уви
д
е
ть
в
оку
ляр
микроскоп
а
.
Л
и
т
с
р
а
т у
р
а
J.
Лорхин
А
.И
Когсрснтная
фо
го
ни
ка
.
М
.
:
Б
ин
ом.
Ла
б о
рат
о р ия зна н
ий.
2007. 319
с
.
2.
Астап
ен
ко
В
.А
.
Ф
и
з
и
ч с с
к и
с
ос
н
о
вы
фотоники.
М
.
:
МФТИ
,
2005. 104
с
.
АЗБУКА
ДЛЯ
ВСЕХ
ФОТОННЫЕ
кгистхллы
(Photonic Crystals)
Ах
т
ы
,
р
аду
г
а
-
д
у
га
,
Т
ы
вы
с
о
ка
и
туг
а
!
Н
е
д
а
й
Д
О
ЖД
И
Ч
КЗ,
д
а
й н
ам
в
е
д
рыш
к
о
...
Ру
с
с
кий
фо
лькл
ор
ВС
е
эт
и
объе
кты
ш
и
ро
к
о
и
зв
е
с
т
н
ы
fi
л
а
г
од
а ря
нео
быч
но
й
и
г
ре
с в
е
т
а
Ч
то
общего
м
е
жду
пером
павлина
,
крылом
экзотической
бабочки
и
д
р
а
г
о
ц
е
н н
ы
м
камнем
оп
алом
'!
Пр
ави
льн
о
,
все
они
необычно
пере
п и
ва
ю
тс я
на
све
ту
,
д
а ва
я
возможнос
ть
наб
лю
да
т
ь
ПРИЧУдЛивые
краски
и
у
п
ивиг
сльные
цвс
товые
перехо
ды
.
Впрочем
,
сходс
тво
между
эт и
м
и
предметами
гораздо
более
г
лубокое
,
чем
э
т
о м
ожет
пока
з
аться
на
первый
взгляд.
Ес
ли
мы
посмотрим
на
каждый
из
них
при
большом
ув
е
лич
ении
,
то
увидим
,
ч т
о
их
поверхность
имеет
строго
упорядоченную
СТРУКТУРУ
.
Таким
обр
а
зом
,
необычная
игра
света
имеет
л
и
ф
р
а
к
ц
и о н н
ую
приро
ду
.
а
перечис
ленные
пре
дме
ты
я
в
ляются
ни
чем
иным
,
как
«
с
об
ра
т ья
м
и»
и
з
вестно
й
каЖдОМУ
со
школьной
скамьи
дифрак
ционной
р
сш
стки
.
Впрочем
,
в
пос
ле
днее
вре
мя п
о
д
обные
объек
ты
н
ачинаю
т
прив
пек
а
ть
в
н
и
ма
н ие
ученых
не
т
о
л
ь
к
о
с
эс
те
тической
то
ч
кв
з
р
е
н
и
я
.
Упорядоченны
е
струк
т
уры
,
перио
д
которых
с
опос
тавим
с
дл
и
на
м
и
во
лн
света
ви
д
им
о
г
о
и
л и
б
лижне
го
инфракрасного
диапа
зо
-
322
нов
,
даже
по
лучи
ли
о
т
фи
зиков
особое на
зва
ние
-
фотонные
крис
таллы
(рис
.
1).
Термин
«
ф
о
т
о н
н
ы
й
крис
т
алл
»
может
пос
та
ви
ть
испо
дготовленного
читателя
в
тупик
.
де
й
ствительно
,
все
з
н а
ю
т,
что
атомные
крис
та
л
лы
состоя
т
и
з
ат
о
м
о
в
,
ионные
крис
тал
лы
-
и
з
ионов
,
молеку
лярные
-
и
з
мо
лску
л
...
Бы
ть
може
т
,
фотонные
крис
таллы образованы
ос
та
новлснными
и
упакованными
в п
ерио
дическую
структуру
фотонами
'!
Но
эт
о
невозможно
,
ведь
фотоны
нс
имеют
массы
покоя
,
стоит
«
о
с
та
н
о
вить»
фотон
,
И
о
н исче
зне
т!
На
самом
д
е
л
е,
фо
тонные
крис
т
ал
лы
со
з
даю
т
вовсе не
из
фо
т
о н о
в
,
а и
з
в
п
ол
н
е
п р
и
в
ы
ч н
ы
х
материалов
по
лимер
ов
,
оксидов
,
п
о
лупров
о
дников
,
ме
тал
л о
в
и
д р ..
а
сам
о
н
азвание
ука
зывает л и
ш
ь
на
т
о,
что
пове
дение
фо
т
онов
11
т
а к
и
х
сре
дах
весь
ма
необы
чно
.
И
так
,
фо
тонный
кристалл
-
эт
о
оп
тическая
сре
да
,
в
ко
торой
происхо
ди
т
перио
дическое
Рис
.
1..
ФО
Т
О
Н
Н
ЫЙ
к
ри с
т
ам
,
ан
а
лог
ичны
й п р
и
ро
д
н
о
му
о
пал
у.
-
обра
з
е ц сос
т
о
ит и з
упорядочен
ных
с
фе
р
ичес
к
и
х
част
и
ц ра
зм
е
р
ом
о
к
о
л
о
650
н
м
(
Ф
Н
М
МГУ
им
.
М.В
.
Ло
м
о
н
о
с
о
ва}
НАНОТЕХНОЛОГИ
И
измснсние
коэффициента
преломлени
я на
мас
штабс
,
сопоставимом
с
пл
и
но
й
во
л н
ы
света
види
мого
или
ближнего
инфракрасного
д
и
а
п
азо
н
о
в
.
При
этом
различ
ают
о
дн
ом
ерны
е,
двумерны
е
и
трехмерные
ф
о
тонные
крист
ал
лы
в
з
а в
и
с
и
м
о
с
ти
от
того
,
наблю
дается
л
и
указанная
п
ериодич
ность
в
о
дн
ом,
д
в
ух
и
ли
тре
х
и
зм
ерениях
с
оо
т
в
етственн
о
.
Сог
л
асно
э
т
о
м
у
опре
де
лен
ию
,
в
качест
ве
о
дном
ерного
фот
онного
кристал
ла
в
п ол не
можно
рассматрив
ать
уже
упомянутую
д
и
ф
р
а
к
ц и
о
н н
ую
решетку
.
Н
апомним
,
обычная
дифр
акционн
а
я
решетк
а
-
эт
о
полир
ованная
м
стал
личе
ская
п
лас
тина
,
на
которой
н
ар
е
заны
пар
адд
е
льные
э к
вил и
с
т
а
нтн
ы
е к
анав
ки
.
Хоро
шо
и
звестно
,
чт
о од
н о
м
е
р н
а
я
п
е
р
и
од
и ч н ост
ь
д
и
ф
ра
к
ц и о н н о
й
решетки
п
озво
ляет
ей
э
ф
фе
к
ти
в
н
о о
тр
а
жа
ть свет н
е
кот о
р
о
й
дл и
н
ы
волны
,
пад
ающий
н
а р
сшстк
у
по
д
опр
ед
е
ленным
у
г
л
о
м.
Ес
ли
же
мы
с
о
з
дади
м
фо
тон
ный
кристалл
с т
рехм
е
р н
о
й
периодической
структурой
,
то
во
зможна
си
т
у
ация
.
при
которо
й
свет
некого
рой
длины
во
лны
отр
аж
а
лся
бы
от
та к
о
г
о
объек
та
при
л
ю
б о
м
уг
ле
п
адения
.
Таким
образом
,
мы
по
пуч
а
ем
н
екот
ор
ую
оптическую
среду
,
в
к
от
орую
фотон
нс
м о
ж
е
т
попасть
и
звне
.
Впро
ч
ем,
е
ш
е
более
ин
тер
есно
представит
ь
СИ1
у
а
ци
ю
,
ко
г
д
а
ф
отон
той
же
длины
волн
ы
каким
либо
обр
а
з
ом
"
р
од
ил
с
я»
вн утри
фотонного
крист
алл
а
.
В
этом
с
луч
а
е,
ПО
при
чине
лифрак
ции
,
фотон
не
может
покинуть
фотонный
кри
сталл
и
о
каз
ы
в
а
ет с
я
...
«з
а
м
о р
о
ж
е
н-
!
Так
з
н
а
чит
,
и
с
ходна
я
мысль
о
б
ос
тановленных
фотона
х
все
-таки
имее
т
под
собой
основание
,
е
с
ли
речь
идет
о
фотонных
кристалл
ах
,
н
ес
лучайно
их
ин
огд
а
на
зы
вают
«ло
в
уш
к
а
м
и
для
света
»!
Н
а
самом
де
ле
фотонные
кристаллы
-
это
не
просто
нсобычные
оптич
сски
е
среды
,
представ
ляющи
с
сугубо
научный
интсрес
.
Напротив
,
ис
следоват
ели
пол
агают
,
что
уник
альное
повсде
ни
е
фотонов
в
фотонных
кристаллах
по
зволит
создать
н
а
осно
ве
поспе
лних
самые
ра
знообра
з
ныс
оптическ
ие
устройства
,
которые
прои
зведут
настоящую
рево
люцию
в
о
п
тоэле
ктро
н и кс
.
Уж
е
сейчас
прсдл
ожены
пути
использования
фотон
ны
х
крис
таллов
пл
я
создания
высо
коэффектив
ных
све
то
диодов
и
л
аз
е
р
о
в
,
новых
опговолок он
-
ных
в
олноводов
,
оп
ти ческих
п
ереключаге
лей
и
фильтр
ов
,
а в
псрспек
тиве
-
сверхбыстрых
фо
тонных
компьютеров
,
в
которых
все
л
огические
операции
б
удут
произволигься
не
эл
е
кт
ро
на
м
и,
а
ФОТона
ми
(см
.
Квантовые
компьютеры)
.
С
оз
д
ание
большинс
тва
и
з
упомянутых
устр
ойств
упирается
в
техно
логию
фор
миро
вания
фо
тон
ных
кристалло
в
,
ве
дь
в
от
личие
о
т
просте
йши
х
о
лномерны
х
дифракционных
реш
еток.
синте
зи
ровать
стр
уктуры
С
д
в ух-
И
тс
м
бо
л
ее
трехм
ерно
й
периодичностью
н
епро
сто
.
О
дин
и
з
во
зможных
подхо
д ов
к
С
ОЗд
анию
фо
тонных
кристаллов
ученые
«
по
дс
мо
т
рсп
и»
у
приролы.
Так
,
уже
упомянутые
прир
од
ны
е
м
и
нералы
оп
алы
об
ра
з
у
ю
тс
я
в
н
е
дра
х
З
емли
и
з
субмикронных
(ди
аметр
< 1000
нм)
,
близки
х
110
разм
еру
сфериче
ских
ч ас
тиц
о
к
с
ида
кремния
.
Именно
упоря
доченное
распо
ложение
таки
х
микрошариков
приво
дит
к
существов
анию
в
структуре
опала
перио
дичности
во
всех
напр
ав
лениях
,
и
как
с
ледствие
-
н
еобы чной
игре св
е
та
вследствие
д
и
ф
ра к
ц
и и
.
В
последнс
е
вр
емя
хи
мики
научи
лись
синт
е
зировать
фо
тонны
е
кри
ст
ал
лы, ан
алогичные
приро
дным
опалам,
в
ла
бораторных
условиях
.
С
и
н
т
ет
и
ч
е с
к
и
е
опалы
ха
ра
к
т
е
р
и
з
у
ю
тс я
лаж
е
боле
е
высоким
качество
м
структуры
по
ср
а в
не
нию
с
природными
а
нало
гами
и
успешно
испол
ьзуются
во
мно
гих
фи
зических
э
кс п
с
р
и
м
е
н т
ах
.
Ес
ли
пустот
ы,
существую
щие
в
самооргани
зованном
массиве
сф
ерически
х
ко
ллоидны
х
'13-
СТИЦ
,
з
ап
ол
н и
т
ь
металлом
,
о
ксид
ом
или
дру
гим матери
алом.
а
сами
сферы
потом
у
дал
ит
ь
(см
.
Наносферная
литографину
,
то по
лучится
т
а
к
называемый
обращенный
фотонный
кристалл
,
прецставляюший
собой
пористый
мат
сри
ал
с
высокоупорядоченной
сист
смой микропор
.
При
этом
разм
ер
контактирующих
наноч
ас
тиц
,
об
ра
зующих
такой
к
аркас,
примерно
в
три
ра
за
меньше
размера
исхо
дных
микросф
ор
.
т
.е
.
при
паллежи
т
наиоциапа
зон
у
.
Активн
а
я
работа
по
синте
зу
фотонных
кри
сталлов
(НС
тол
ько
и
ден
тичных
опалам)
ПРО
водитс
я
110
всему
миру
,
И
универс
альна
я
тех
нология
их
прои
зво
вства
,
по
-видимому
,
стане
т
д
е
л
о
м
б
лижайш
ег
о бу
дущ
е
го
.
Ли
тера
тур
а
1.
/
nоие
К
.
Ohtaka
К
Photonic
Сгу
ы
ав
:
Ph}sics. fabrication and applications, Springcr Serics in Optical
Sciences, 2004. 320
р
.
2. Joannopou/os J.D.,
М
е
аае
R.D., Winn J.N.
Рhоюпiс
Crystals. I'rinccton University Press, 1995.
АЗБУКА ДЛЯ
ВСЕХ
З2З
ФРАКТАЛЫ
(Fractals)
П
од м
икроскоп
ом
0 11
о
т
к
р
ы
л
,
чт
о
113
б
л
о
хе
Жив
ет
б
лох
у
куса
ю
ща
я
б
ло
шка
:
Н
а
бл
ош
ке
т
о
й
бл
о
шинк
а
-кро
шка
,
В
б
ло
шинку
ж
е в
о
нз
ает
з
у
б
се
р
д
ит
о
Б
лошиночк
а
,
и
та
к
ad infinitum .
л.
С
ви
фт
Нравится
л
и
вам
разг
ля
дывать
моро
зные
у
зоры
на
окне
и
ли
,
мож
е
т
,
вы
л
ю
б
и т
е
л
о
в
ит
ь
так
непохожи
е
д
р
у
г
на
д
р
у
г
а
снежинки
и
рас
сма
трива
ть
их
неповторимую форму?
Если
д
а
,
т
о
вам
несомненно
понравятся
фрак
тальные
струк
туры
'
Фрак
т
алами
на
зывают
самопо
добные
фигу
ры
,
каждый
фрагмен
т
которых
повторяется
при
уменьшении
масш
таба
.
Ра
зв
етвления
трубочек
трахей
,
нейроны
,
сосу
дис
тая
система
че
ловс
ка
,
и
звилины
берегов
морей
и
озер
,
контуры
деревьев
-
э
т
о
все
фракталы.
Как
видно,
фрак
талы
можно
найти
в
объектах
таких
малых
,
как
клеточная
мембрана
,
и
таких
огромных
,
как
з в
ез
д
н
ы
е
галак
тики
.
Можно
сказать
,
что
фрак
т
ал
ы
-
э
то
уникальные
объекты
.
порожденные
непре
дска
зуемыми
д
в
и
ж
е
н
и
я
м
и
хаотического
мира
.
Термин
«
ф
р
а
к
г
ал»
был
введен
Бенуа
Ман
л
е
л
ь
б р
о
т
о
м
в
1975
го
ду
.
но
д
о сих
пор
нет
его
324
о
дно
значного
опре
деления
.
Сог
ласно
Мандс
ль
броту,
фракталом
(от
л
а
т.
f
г
ас
t
us
-
д
р
о
бл
е
н
ы
й
.
ломанный
,
р
азбитый)
называется
структура
,
состоящая
из
частей
.
по
добных
це
лому.
Свой
ство
самоnодобия
ре
зко
от
личае
т
фракталы
от
объектов
классической
геометрии
.
Термин
(
.са
мопо
лобие»
о
значает
наличие
тонкой
пов
торя
ющейся
струк
туры
как
на
самых
малых
масш
табах
объекта
,
так
и
в
макромасш
табе
.
История
фракталов
началась
с
гсомс
тричес
ких
фракталов
.
которые
иссле
довались
мате
матиками
в
XIX
веке.
Фракталы
этого
клас
са
-
самые
наглядные,
по
тому
что
в
них
сразу
видно
самополобис
.
Примерами
таких
фракта
л о
в
служат
:
кривые
Коха
,
Леви
,
Минковского
,
треуго
льник
Серпинекого
.
губка
Менгера
,
де
рево
Пифа
гора
(рис
.
1)
и
д
р.
С
математичес
кой
точки
з
р
е
н
и
я
фракт
ал
-
эт
о
,
прежде
все
го
,
множество
с
д
р о
б
н
о
й
(промежугочной
,
не
це
лой)
ра
змерностью
.
В
т
о
время
как
г
ладкая
евкли
лова
л
и н
и
я
з
а
п
ол
н
я
е т В
точности
о
дно
мерное
прос
транство
,
фрак
тальная
кривая
вы
ходит
з
а
пре
делы
одномерного
пространства.
вторгае
тся
в
д
в
у
м
е
р н
о
е
пространство
.
Таким
обра зом
,
фрактальная
размерность
кривой
Коха
бу
дет
находиться
между
I
и
2.
Это
,
преж
д
е
ВСПО,
о
значает
,
что
у
фрактального
объек
та
нево
зможно
точно
и
змерить
его
длину
!
Сущес
твует
множес
тво
классификаций
,
де
пящих
фракталы
на
группы
.
Принято
ра
з
ли
ча
ть
регулярные
инерегу
лярные
фракталы
.
из
которых
первые являются
п
ло
дом
воображе
ния
(математическая
абс
тракция)
,
по
добным
снежинке
Коха
,
т
р
еу
г
ол
ь
н
и
к у
Серпинского
,
а
вторые
-
про
дук
том
приро
лы
и
ли
д
е
я т
ел
ь
н о
-
•
в
6
n = 1
а
-----'
/\
'----
r
Р
и с
.
1..
Примеры
геометрических
ф
ра
к т
ал
о
в
:
а-
кривая
Коха,
б
-
кривая
Аеви
,
В-
кривая
Минковского
,
r -
треугольник
Серпинского
,
А
-
губка
М
е
н
г
е
р
а
,
е
-
дерево
Пифагора
Рис.
2.
П
р
и
м
е р
ы
нерегулярных
ф
р
а
к т
ало
в
:
а
-
л
ихте
нберовский
р
ису
нок
в
пластине
акрила,
вызванный
ветвлением
электр
ического
разряда
-пробоя
,
6 -
дендр
итн
ый
ф
р а к
т
а
л
,
поеученный
электроосаждением
меди
и з
раство ра
суль
фата
м
е
д
и
325
сти
ч
ело
в
ек
а
.
Н
ер
егулярные
фракталы
(рис
.
2)
в
от
личие
от
регул
я
р
н
ых
сохраняют
способ
ность
к
самоnодобию
в
ограниченных
пре
д
ела
х,
опре
ле
ляемы
х
реальными
размерами
сис
т
смы
.
Яр
ким
п
р
и
м
о
р
о
м
хи
мич
еских
фрак
тал
ь
н
ых
систем
являют
ся
молеку
лы
денд
риме
ров
(ри
с
.
26).
Фр
ак
т
алы
на
х
одя
т все
бо
льш
ее и
бол
ьшее
применение
в
н ауке и
технике
.
Основн
ая
при
чина
эт
о
г
о
за
кл
ю
ча
е
тся в
то
м
,
что
они
о?исы
ва
ют
ре
альный
мир
и
ног
д
а
д
а
же
лучш
е
,
чем
тра
л
и
ц
ио
нна
я
фи
зик
а
или
м
атем
а
тика
.
Можно
до
беск
он
ечности
п
р
и вод
и
т
ь
при
меры
фрактальных
объектов
в
приро
де
-
эт
о
и
об
лака
,
хлоп
ья
сне
ПI
,
горы
,
вспышка
мо
лнии
и,
наконец,
цветная
к
апуст
а
.
Фрактал
как
при
ровный
объект
-
э
т
о
вечное
непрерывное
д
в
иж
е
н
и
е,
новое
станов
лс
н и
с
и
развитие
,
н
е
застывши
е
во
врсмени
,
постоянно
изме
няющиеся
под
д
е
й
ст в и
е
м
ветра
и
воды
кромка
об
лаков и
профиль
гор.
Кроме
того
,
фракталы
находят
применение
в
децентрализованных
компьютерных
сетях
и
«
ф
ра кт
ал
ь
н
ых
антенн
ах
»
.
Весьма
интересны
и
перс
пскти
вны
дл
я
молелирования
различных
стохастических
(не
дст
е
р
м
и н
и р
о
в
а
н
н
ы
х
)
слу
чайных
процессов
та
к
н
азываемы
е
«
б
р
о
у
н о
в
скис
фракталы
»
.
В
нанотехноло
гиях
фракталы
тожс
и
граю
т
важ
ную
роль
,
поско
льку
многие
наносистемы
об
ладаю
т
нецелочисленной
размерностью
,
то
есть
являются
по
своей
г
е
о
м
е
т
р
и ч
ес
к о й
,
физи
ко
-химической
и
ли
функ
циональной
природе
фракталами
.
Кроме
того
,
принцип
фракталь
ности
отражает
иерархичнос
ть
строения
и
по
э
то
м
у
является
бо
лее
общим
и
универс
альным
,
чем
стандартные
по
дходы
к
описанию
строе
ния
и
свойств
наносис
т
см
.
л
и
тсратур
а
1.
Т
реть
як
ов
ю
д
.
Дснлриты
,
фрак
талы
и
м
а
тери
а
лы
//
Соросовский
обра
зо
ва
те
ль
н
ый
журн
ал
.
1998.
N2
11.
С.
96
-10
2.
2.
Ф
е
д
е
р
Е
.
Фр
а
ктал
ы
.
М
.
:
Мир
,
1991.
С.
254.
НАНОТЕХНОЛОГИИ
ФУJШЕРЕНЫ
(Fullerenes,
Bucky-Balls)
...
Т
е
п
ер
ь
на
н
о
йс
ал
в
н
а
нпМ
апр
и
д
е
И
г
р
а
е
т
ф
у
л
л
ер
е
н
о
ным
м
я ч
ом
.
Н
еи
з
ве
с
тны
и
Е
с
ли
ра
зви
ти
е
нано
техно
ло
г
ий
д
о
йд
ет
д о
та к
о
г
о
у
р
о
в
н
я,
ч
то
появятс
я
неви
дим
ы
е
че
л о
в е ч
е
с
ки
м
гл
а
з
о
м
н
анороб
о
ты
,
то
выяснит
с я
,
ч
то
приро
л
а
в
н
е
ко
торой
ст
епени
у
же
110-
з
а
б
о
т
ил
а
с
ь
об
и
х
до
с
у
г
е
,
со
з
д
ав
наноме
тровыс
мячики
-
мо
леку
лы
ф
у
л
лерен
а
,
П
ейс
тви
г
еш
..-
но
,
р
азмер
мо
л
ек
ул
ы
самого
и
звес
тного
фу
л
л
е
р
е
н
а
С
60
с
ос
тав
ляе
т
всег
о
I
нм
,
а
сама
мо
ле
к
ула сос
тои
т и
з
св
я
з
анны
х
ковалси
тными
взаимо
д
е
йс
т
виями
60
ато
м
о
в
у
г
леро
да,
обра
з
у
ю
ш
и
х
по
лую
с
трукт
уру
в
форме
футбо
льно
г
о
мяч
а
.
Термин
«
ф
упл
е
р
е
н»
происхо
дит
от
им
ени
Ричар
д
а
Букминстера
Фу
л
лера
,
скон
с
труировавше
го
ори
гинальный
купо
л
пави
ль
она
США
н
а
выс
т
авке
ЕХРО-6
7 в
Монреале
в
форме
соч
лененных
пента
гонов
и
г
е
к
с а
г
о н о
в
(рис
.
1).
С
химической
точки
з
р
е
н
ия
фу
н
лерен
пре
д
ста вл
я
е т
собой
алл
от
р о
п
н у
ю
мо
дификацию
угл
е
р
од
а
,
уникальную
своей
мо
леку
лярной
ст
р
у
к
т
у р
о
й
-
праКТИ'IССКИ
и
деальные
шари
ки
у
держиваются
вмсст
е
т
ол
ь
к
о
с
лабыми
Ван
д
с
р-
Вааль
с
о
в
ы
м
и
с
и
л
ами
.
Очен
ь
нсобычна
ис
тория
о
ткры
тия
ф
у
л л
срено
в
,
ко
торые
сна
чала
бы
ли
пре
дск
а
за
ны
тс
о
рети
ч
е
с к
и
и л и
ш
ь
.. 1:
.:
чере
з
20
лст
обнару
жены
э к
с
пе
р и
м
е
нтал
ь
н о
(рис
.
2),
вы
звав
нас
тоящий
«
ф
улл
е
р
ен
о
в
ы
й
бум
»
11
научном
мире
.
Уже
сейчас
опуб
лико
ваны
т
ы
с
я
ч
и
научных
с
та
тей
,
книг
,
брошюр
,
посвященных
д
а
н
н
о
й
т е
м
е
,
обсуждается
во
з
МОЖIЮС
Т
Ь
самых
необычных
применений
э
т
о
г
о
сосдинения
в
нано
э
лектронике
,
ме
дицине
,
т е
х
н
и
к
е
(например
,
в
качестве
основы
дл
я
синте
за
искусственных
а
лма
зов
,
э
лементов
кван
товых
компьютеров
,
дл
я с
о
з
д
ания
новых
эле
к
т р
о
н н
ы
х
приборов
.
дл
я
з
а
ш
ит
ы
т к а
н
е
й о т
р
адиации
,
а
та
к
ж
е в
сос
таве
л
е
ка
р
ст
в
и
сма
з
о
ч
н
ы
х в
е
ще
с
т
в
)
.
С
л
е
дуе
т
о
тм
ети
ть
, '
по
С
60
-
это
далеко
не
е
динс
тв
енный
пр
е
дс
т
а
вите
ль
фу
л л
еренов
.
И
з
вестны
и
д
р
у
г
и
е уг
леро
дные
мо
лек
у
лы
в
форме
вы пуклых
многогранников
,
обр
аз
уюшиеся
при
испарении
графи
та
в
атмосфере
г
ел
и
я
.
Давай
т
е
ра
зберемся.
ско
ль ко
а
томов
уг
леро
да
може
т
со
держать
мо
лекула
фу
л
лсрена
?
Во
-первы
х
,
ок
азывае
т
ся
,
ч
то
т
ол
ь
ко
ч е
т
н о
е
ко
ли
чес
тво
.
Р
и с
.
:1.
К
у
п
о
л
пав
ильо
на
С
Ш
А
н
а
выстав
ке
ЕХ
РО
·
6
7
в
М
о н р е а
л
е
327