Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2026, выпуск 5 » Статья стр. 873
<<<>>>
Влияние переменного электрического поля на динамику предельно коротких импульсов в полимерном композите с углеродными нанотрубками
Министерства науки и высшего образования РФ, Государственное задание, FZUU-2023-0001
Янюшкина Н.Н.1
1Волгоградский государственный университет, Волгоград, Россия
Email: yana_nn@volsu.ru
Поступила в редакцию: 24 декабря 2025 г.
В окончательной редакции: 24 декабря 2025 г.
Принята к печати: 24 декабря 2025 г.
Выставление онлайн: 2 апреля 2026 г.
PDF версия
Представлено исследование динамики предельно коротких оптических импульсов в композитной среде на основе полимера и углеродных нанотрубок (УНТ) под воздействием внешнего переменного электрического поля. На основе модифицированного нелинейного волнового уравнения, учитывающего вклад в плотность электрического тока как полимерной матрицы, так и нанотрубок, проведено численное моделирование эволюции импульсов. Установлено, что внешнее переменное поле является эффективным инструментом управления амплитудой, формой и скоростью распространения импульсов. Детально проанализирована зависимость динамики импульсов от амплитуды и частоты внешнего поля, а также от концентрации и геометрии УНТ в композите. Показано, что варьирование этих параметров позволило изменять характеристики импульса, что открывает перспективы для создания управляемых оптических элементов и сред. Ключевые слова: полимерный композит, углеродные нанотрубки, предельно короткие оптические импульсы, высокочастотное электрическое поле.
  1. F.X. Kartner. Few-cycle laser pulse generation and its applications (Springer Berlin, Heidelberg, 2004)
  2. D.R. Carlson, P. Hutchison, D.D. Hickstein, S.B. Papp. Opt. Express, 27 (26), 37374 (2019). DOI: 10.1364/OE.27.037374
  3. Н.Н. Розанов. УФН, 193, 1127 (2023). DOI: 10.3367/UFNr.2022.12.039297 [N.N. Rosanov. Phys. Usp., 66 (10), 1059 (2023). DOI: 10.3367/UFNe.2022.12.039297]
  4. W. Kaiser. Ultrashort laser pulses (Springer Berlin, Heidelberg, 2006)
  5. M.G. Burdanova, G.M. Katyba, R. Kashtiban, G.A. Komandin, E. Butler-Caddle, M. Staniforth, A.A. Mkrtchyan, D.V. Krasnikov, Y.G. Gladush, J. Sloan, A.G. Nasibulin, J. Lloyd-Hughes. Carbon, 173, 245 (2021). DOI: 10.1016/j.carbon.2020.11.008
  6. M. Moniruzzaman, K.I. Winey. Macromolecules, 39 (16), 5194 (2006). DOI: 10.1021/ma060733p
  7. M. Sabet. Iran Polym J., 34, 917 (2025). DOI: 10.1007/s13726-024-01419-1
  8. П. Харрис. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы ХХI века (Техносфера, М., 2003)
  9. S. Iijima. Nature, 354, 56 (1991). DOI: 10.1038/354056a0
  10. S. Wang, H. Liu, L.-M. Peng. Nature Commun., 8, Article no. 15649 (2017). DOI: 10.1038/ncomms15649
  11. Y. Wang, G. Sun, X. Zhang, X. Zhang, Z. Cui. Adv. Electron. Mater., 10 (10), 2400124 (2024). DOI: 10.1002/aelm.202400124
  12. J.-J. Li, K.-D. Zhu. Opt. Express, 20 (6), 5840 (2012). DOI: 10.1364/OE.20.005840
  13. S.Y. Set, H. Yaguchi, Y. Tanaka, M. Jablonski. J. Lightwave Technol., 22, 51 (2004)
  14. Y. Chen, Y. Lin, Y. Liu, J. Doyle, N. He, X. Zhuang, J. Bai, W.J. Blau. J. Nanosci. Nanotechnol., 7 (4-5), 1268 (2007). DOI: 10.1166/jnn.2007.308
  15. C. Hoecker, F. Smail, M. Pick, L. Weller, A.M. Boies. Sci. Rep., 7, 14519 (2017). DOI: 10.1038/s41598-017-14775-1
  16. T. Fujimori, D. Yamashita, Y. Kishibe, M. Sakai, H. Inoue, T. Onoki, J. Otsuka, D. Tanioka, T. Hikata, S. Okubo, K. Akada, J. Fujita. Sci. Rep., 12, 1285 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-05297-6
  17. Y.-L. Li, I.A. Kinloch, A.H. Windle. Science, 304, 276 (2004). DOI: 10.1126/science.1094982
  18. W. Xu, Y. Chen, H. Zhan, J.N. Wang. Nano Lett., 16, 946 (2016). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03863
  19. R.J. Headrick, D.E. Tsentalovich, E.A. Bengio. Adv. Mater., 30, 1704482 (2018). DOI: 10.1002/adma.201704482
  20. D. Tsentalovich, R.J. Headrick, F. Mirri, J, Hao, N. Behabtu, C.C. Young, M. Pasquale. ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 36189 (2017). DOI: 10.1021/acsami.7b10968
  21. J. Lee, Y. Jung, J. Park, H.S. Lee, Y.-K. Kim, C.R. Park, H.S. Jeong, S.M. Kim. Nat. Commun., 10, 2962 (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-10998-0
  22. O.-K. Park, H. Choi, H. Jeong, Y. Jung, J. Yu, J.K. Lee, J.Y. Hwang, S.M. Kim, Y. Jeong, C.R. Park, M. Endo, B.-C. Ku. Carbon, 118, 413 (2017). DOI: 10.1016/j.carbon.2017.03.079
  23. E.G. Fedorov, A.V. Zhukov, R. Bouffanais, N.N. Konobeeva, E.V. Boroznina, B.A. Malomed, H. Leblond, D. Mihalache, M.B. Belonenko, N.N. Rosanov, T.F. George. Phys. Rev. B, 103 (8), 085111 (2021). DOI: 10.1103/PhysRevB.103.085111
  24. N.N. Konobeeva, E.G. Fedorov, N.N. Rosanov, A.V. Zhukov, R. Bouffanais, M.B. Belonenko. J. Appl. Phys., 126, 203103 (2019). DOI: 10.1063/1.5128365
  25. N.N. Konobeeva. Optik, 157, 521 (2018). DOI: 10.1016/j.ijleo.2017.11.133
  26. Е.Н. Галкина, М.Б. Белоненко. Опт. и спектр., 129 (10), 1280 (2021). DOI: 10.21883/OS.2021.10.51494.1838-21 [E.N. Galkina, M.B. Belonenko. Opt. Spectr., 129 (10), 1280 (2021). DOI: 10.21883/EOS.2022.13.53983.1838-21]
  27. S.V. Belibikhin, N.N. Konobeeva. Nanosystems: Phys., Chem., Mathem., 15 (1), 60 (2024). DOI: 10.17586/2220-8054-2024-15-1-60-64
  28. W.Z. Li, S.S. Xie, L.X. Qian, B.H. Chang, B.S. Zou, W.Y. Zhou, R.A. Zhao, G. Wang. Science, 274, 1701 (1996). DOI: 10.1126/science.274.5293.1701
  29. E. Flahaut, A. Peigney, W.S. Bacsa, R.R. Bacsa, C. Laurent. J. Mater. Chem., 14, 646 (2004). DOI: 10.1039/B312367G
  30. K. Hata, D.N. Futaba, K. Mizuno, T. Namai. Science, 306, 1362 (2004). DOI: 10.1126/science.1104962
  31. F.J. Garc'i a-Vidal, J.M. Pitarke, J.B. Pendry. Phys. Rev. Lett., 78, 4289 (1997). DOI: 10.1103/PhysRevLett.78.4289
  32. Ф.Г. Басс, А.А. Булгаков, А.П. Тетервов. Высокочастотные свойства полупроводников со сверхрешетками (Наука, М., 1989)
  33. А.В. Елецкий. УФН, 167, 945 (1997). DOI: 10.3367/UFNr.0167.199709b.0945 [A.V. Eletskii. Phys. Usp., 40, 899 (1997). DOI: 10.1070/PU1997v040n09ABEH000282]
  34. G. Gupta, B. Rajasekharan, R.J.E. Hueting. IEEE Trans Electron Devices, 64 (8), 3044 (2017). DOI: 10.1109/TED.2017.2712761
  35. R.J.E. Hueting, G. Gupta. Electrostatic doping and devices. In: M. Rudan, R. Brunetti, S. Reggiani (eds). Springer handbook of semiconductor devices. (Springer, Cham, 2022), р. 371-389. DOI: 10.1007/978-3-030-79827-7_11
  36. S. Cristoloveanu, K.H. Lee, H. Park, M.S. Parihar. Solid State Electron., 155, 32 (2019). DOI: 10.1016/j.sse.2019.03.017
  37. L. Duclaux. Carbon, 40 (10), 1751 (2002). DOI: 10.1016/S0008-6223(02)00043-X
  38. M.V. Kharlamova, M. Sauer, T. Saito, Y. Sato, K. Suenaga, T. Pichler, H. Shiozawa. Nanoscale, 7, 1383 (2015). DOI: 10.1039/C4NR05586A
  39. M.I. Paukov, S. Sun, A.A. Vorfolomeeva, A.V. Syuy, R.I. Romanov, M.S. Mironov, A.A. Vyshnevyy, G.A. Komandin, L.G. Bulusheva, A.V. Okotrub, A.V. Arsenin, V. Volkov, Y. Zhang, M.G. Burdanova. Carbon, 230, 119580 (2024). DOI: 10.1016/j.carbon.2024.119580
  40. L. Britnell, R.V. Gorbachev, R. Jalil, B.D. Belle, F. Schedin, A. Mishcenko, T. Georgiou, M.I. Katsnelson, L. Eaves, S.V. Morozov, N.M.R. Peres, J. Leist, A.K. Geim, K.S. Novoselov, L.A. Ponomarenko. Science, 335 (6071), 947 (2012). DOI: 10.1126/science.12184
  41. M.D. Bishop, G. Hills, T. Srimani, C. Lau, D. Murphy, S. Fuller, J. Humes, A. Ratkovich, M. Nelson, M.M. Shulaker. Nature Electronics, 3, 492 (2020). DOI: 10.1038/s41928-020-0419-7
  42. S.M. Sze, K.K. Ng. Physics of semiconductor devices (John Wiley \& Sons, Hoboken, 1968)
  43. D. Somvanashi, S. Kallatt, C. Venkatesh, S. Nair, G. Gupta, J.K. Anthony, D. Karmakar, K. Majumdar. Phys. Rev. B, 96, 205423 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.96.205423
  44. J. Shi, H. Chu, Y. Li, X. Zhang, H. Pan, D. Li. Nanoscale, 11, 7287 (2019). DOI: 10.1039/C8NR10174D
  45. W.-D. Cheng, D.-S. Wu, X.-D. Lim Y.-Z. Lan, H. Zhang, D.-G. Chen, Y-J. Gong, Y-C. Zhang, F.-F. Li, J. Shen, Z.-G. Kan. Phys. Rev. B, 70 (15), id. 155401. DOI: 10.1103/PhysRevB.70.155401
  46. В.А. Осипов, В.К. Федянин. Полиацетилен и двумерные модели квантовой теории поля (ИОЯИ, Дубна, 1985)
  47. G.A. Korn, T.M. Korn, Mathematical handbook for scientists and engineers (McGraw Hill, NY., 1968)
  48. N.R. Sadykov, S.E. Jolnirov. Phys. E: Low-dimensional systems and nanostructures, 128, 114574 (2021). DOI: 10.1016/j.physe.2020.114574
  49. J.W. Thomas. Numerical partial differential equations-finite difference methods (Springer-Verlag, NY., 1995)

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme