Научный сотрудник Лаборатории нейтронной физики Объединенного института ядерных исследований (ЛНФ ОИЯИ) Заки Ибрахим представил универсальный математический подход, который позволяет проектировать устройства для управления волнами различных типов. Данный метод, как выяснили исследователи, может объединить концепции из таких областей, как фотоника и акустика, и, возможно, станет основой для создания нейтронной оптики нового поколения. Подробности были опубликованы на сайте OpenDubna.Ru.
Ученые из ЛНФ ОИЯИ, под руководством Заки Ибрахима, вместе с коллегами из научных центров Египта, Саудовской Аравии и Марокко, успешно применили модели многослойных тонкопленочных структур для решения задач в различных областях. В течение последних четырех лет они разработали несколько значительных моделей, включая «умное» окно для энергосбережения в фотонике (опубликованное в Sci. Rep. 12, 2022), высокочувствительный биосенсор в фононике (опубликованный в Sci. Rep. 15, 2025) и эффективный спиновый фильтр для нейтронов (опубликованный в Plasmonics 20, 2025).
Недавняя работа, результаты которой были опубликованы в журнале Scientific Reports, посвящена более сложной геометрической системе — акустическому волноводу, который имеет встроенные боковые резонаторы. Расположение этих резонаторов подчиняется не простой периодической закономерности, а более сложной апериодической последовательности Туэ-Морса. Результаты моделирования показывают, что такая структура может создавать множественные, узкие и настраиваемые пики пропускания в области, где звуковые волны обычно запрещены. Это открывает возможности для разработки высокоточных акустических фильтров, которые могут избирательно пропускать несколько заданных частот одновременно.
Хотя исследование фокусируется на акустических системах, его выводы также имеют значение для нейтронной физики. Математический аппарат, который описывает распространение звука в волноводе с резонаторами, полностью аналогичен уравнениям, касающимся транспорта нейтронов в канале с резонансными поглотителями.
«Наша работа демонстрирует, что волновые процессы в самых различных структурированных средах могут быть описаны и контролированы на основе единого подхода. Эта универсальность имеет важное значение, так как она объединяет концепции из фотоники, фононики и других областей физики волн, что в конечном итоге может помочь в разработке более эффективных сенсоров и устройств для практического использования», — отметил Заки Ибрахим, комментируя результаты исследования. Он также выразил благодарность ОИЯИ, Университету Бени-Суэйф и Академии научных исследований и технологий (ASRT) Египта за их постоянную поддержку.
Таким образом, работа ученых создает концептуальную основу для разработки инновационных нейтронно-оптических устройств. В будущем такая модель может быть использована для создания нейтроноводов, которые обеспечат беспрецедентную точность в спектральной и пространственной селекции пучков. Подобные технологии способны значительно расширить возможности экспериментальных установок на импульсных источниках нейтронов, в том числе на реакторе ИБР-2 в ЛНФ ОИЯИ.