Более десяти лет назад газета The New York Times включила Марина Солячича (Marin Soljačić) в список 70 авторов «исключительных и гениальных идей». Известный ученый, лауреат многочисленных премий и профессор MIT прежде всего знаменит как исследователь в области беспроводного безызлучательного переноса энергии. Его опыты и работы в этой области «по духу» нередко сравнивают с идеями Никола Теслы. На протяжении последних лет Марин Солячич работает над применением фотонных кристаллов в солнечной энергетике, а также использованием алгоритмов машинного обучения в фотонике. Доклад о своих последних исследованиях ученый представил на конференции МЕТАНАНО, которая завершилась накануне в Петербурге. А в интервью ITMO.NEWS он рассказал, как IT-инструменты уже используются в науке и почему ученым не стоит замыкаться внутри узкой области.

Широко известна ваша работа в области электромагнетизма. Однако еще одной сферой, которой вы занимаетесь в последние годы, являются фотонные кристаллы. Почему эти материалы представляют такой большой интерес для ученых?

С точки зрения физики существует очень тесная аналогия между распространением фотонов в фотонных кристаллах и движением электронов в полупроводниках. Иными словами, для многих явлений, характерных для электронов в полупроводнике, часто существует близкий аналог для фотонов в фотонных кристаллах. Это хорошо видно на примере топологической физики. Многие топологические явления, которые волновали электронное сообщество в последние несколько лет, были фактически предсказаны и обнаружены для фотонов в фотонных кристаллах.

Сегодня люди продолжают с большим оптимизмом смотреть в сторону фотонных кристаллов, так как эти материалы могут быть полезны для многих практических применений в области фотоники.

Вы в том числе работаете над применением фотонных кристаллов для солнечной энергетики. Расскажите, пожалуйста, подробнее о ваших текущих исследованиях.

Многие весьма заинтересованы в использовании фотонных кристаллов для повышения эффективности коммерческих фотоэлектрических солнечных элементов. Когда вы что-то нагреваете, оно начинает излучать энергию так же, как поверхность абсолютно черного тела. В зависимости от типа фотонного кристалла, он может излучать на разных частотах. С точки зрения преобразования энергии это потенциально полезно для целого ряда приложений.

Одно из них — это так называемые солнечные термофотовольтаические элементы. Мы используем солнечный свет, чтобы нагреть что-то до довольно высокой температуры. Затем это что-то начинает излучать, и это излучение может быть сконвертировано в электричество благодаря фотовольтаическим элементам. Это оказывается возможным благодаря тому, что фотонные кристаллы позволяют контролировать спектр эмиссии, что может быть полезно для оптимизации и усиления эффективности систем такого типа.

(Подробнее об исследовании можно почитать здесь, статья была опубликована в журнале Nature — прим.ред.)

Каковы, на ваш взгляд, другие наиболее перспективные применения для фотонных кристаллов? И можно ли говорить, что мы используем эти технологии уже сейчас?

Одно из практических применений включает разработку фотонно-кристаллических оптических волокон. И могу сказать, что некоторые из таких материалов уже используются в хирургии. Также можно отметить фотонно-кристаллические лазеры с поверхностным излучением. Первопроходцем в этой области является профессор Нодаиз Японии. Такие лазеры могут иметь много дополнительных интересных свойств, как то высокая мощность или высокая управляемость лазерного луча, а также ряд других. Есть и другие приложения, которые, возможно, способны появиться в более короткой перспективе.

Полный текст интервью читайте на ITMO.NEWS

Елена Меньшикова

Редакция новостного портала