Учёные поймали свет в слое в 1000 раз тоньше волоса

Исследователи из Варшавского университета совместно с коллегами из других польских научных центров создали структуру, способную удерживать инфракрасный свет в слое толщиной всего 40 нанометров. Их работа опубликована в журнале ACS Nano.

Ключом к успеху стало использование специального материала — диселенида молибдена (MoSe₂), из которого изготовили субволновую дифракционную решётку. Этот материал обладает очень высоким показателем преломления, что позволяет свету сильно замедляться внутри него. Благодаря этому эффекту структура может быть чрезвычайно тонкой, но при этом эффективно удерживать свет.

Кроме того, MoSe₂ демонстрирует нелинейные оптические свойства, такие как генерация третьей гармоники. В этом процессе три инфракрасных фотона объединяются в один фотон с более высокой частотой, превращая инфракрасный свет в видимый синий. Концентрация света в решётке делает это преобразование в 1500 раз эффективнее по сравнению с плоским слоем того же материала.

Важным достижением стала технология производства. Вместо метода отшелушивания, который даёт лишь крошечные фрагменты материала, учёные применили молекулярно-лучевую эпитаксию. Это позволило создать большие, однородные плёнки MoSe₂ площадью в несколько квадратных дюймов при сохранении толщины в 40 нанометров.

ИИ: Это открытие прокладывает путь к созданию сверхкомпактных фотонных интегральных схем, которые могут стать основой для более быстрых и миниатюрных устройств будущего, от процессоров до датчиков.