19) Фотонные кристаллы – оптические сверхрешетки. Одно- двух- и трехмерные решетки. Фотонные кристаллы: проводники, изоляторы и полупроводники. Возможность применения.

Фотонный кристалл — это материал, структура которого характеризуется периодическим изменением показателя преломления в пространственных направлениях. Фотонные кристаллы по характеру изменения коэффициента преломления можно разделить на три основных класса: одномерные, в которых коэффициент преломления периодически изменяется в одном пространственном направлении//двухмерные, в которых коэффициент преломления периодически изменяется в двух пространственных направлениях// трёхмерные, в которых коэффициент преломления периодически изменяется в трёх пространственных направлениях. Фотонные кристаллы позволяют получить разрешённые и запрещённые зоны для энергий фотонов, аналогично полупроводниковым материалам, в которых существуют разрешённые и запрещённые зоны для энергий носителей заряда. Появление запрещённых зон объясняется тем, что при определённых условиях, интенсивности электрического поля стоячих волн фотонного кристалла с частотами близкими к частоте запрещённой зоны, смещаются в разные области фотонного кристалла. Так, интенсивности поля низкочастотных волн концентрируется в областях с большим коэффициентом преломления, а интенсивности поля высокочастотных — в областях с меньшим коэффициентом преломления.

20) Микроэлектромеханические системы: элементы микроэлектромеханических систем, Мембранные силовые элементы. Силовые элементы мэмс на основе углеродных нанотрубок.

Микроэлектромеханические системы (МЭМС) — технологии и устройства, объединяющие в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты. МЭМС устройства обычно изготавливают на кремниевой подложке с помощью технологии микрообработки, аналогично технологии изготовления однокристальных интегральных микросхем. Типичные размеры микромеханических элементов лежат в диапазоне от 1 микрометра до 100 микрометров. Уже говорилось, что в МЭМС необходимо включать исполнительные механизмы, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. В настоящее время основным силовым элементом механической части МЭМС является мембрана. Прогиб мембраны осуществляется электростатическими либо пьезоэлектрическими силами. Произвольное, но контролируемое манипулятором относительное движение слоев в многослойных углеродных нанотрубках, а также их выдающиеся упругие свойства допускают в качестве подвижных элементов применение наноэлектромеханических систем. Был предложен ряд устройств, перспективных для применения в МЭМС и основанных на относительном движении слоев углеродных нанотрубок: наноподшипники вращения и скольжения, наношестерня, нанопереключатель, осциллятор гигагерцового диапазона, броуновский наномотор, нанореле, а также пара наноболт-наногайка. Более того, экспериментально созданы наномоторы, в которых в качестве вала и втулки использованы слои многослойной углеродной нанотрубки.

Недавно было предложено использовать двухслойную углеродную нанотрубку, являющуюся парой наноболт-наногайка, для преобразования силы, приложенной к одному из слоев и направленной вдоль оси нанотрубки, в относительное вращение слоев. Такая пара может быть использована в наноактуаторе, т.е. в наноустройстве, предназначенном для приведения МЭМС в движение. Принцип работы этого устройства аналогичен принципу приведения во вращение юлы.