Учёные «нарисовали» портрет Эйнштейна на кристалле с помощью света

Лазер с длиной волны 532 нм «выгравировал» микроскопические узоры на чешуйке As₂S₃, включая монохромный портрет Альберта Эйнштейна (расстояние между точками 700 нм) и QR-код (600 нм). Автор: XPANCEO.

Исследователи из центра XPANCEO совместно с нобелевским лауреатом профессором Константином Новосёловым обнаружили необычные оптические свойства в кристаллическом полупроводнике As₂S₃. Оказалось, что этот материал можно необратимо изменять светом и даже создавать на его поверхности наноразмерные структуры с помощью обычного непрерывного лазерного излучения, без дорогостоящего оборудования.

Ключевой эффект — фоторефрактивность, когда свет меняет показатель преломления материала. В кристалле As₂S₃ это происходит даже под слабым ультрафиолетовым светом, а изменение показателя преломления (Δn ≈ 0,3) оказалось рекордно большим по сравнению с классическими фоторефрактивными материалами.

Эта способность позволяет «записывать» оптические функции прямо в материал, что полезно для создания миниатюрных компонентов в телекоммуникациях, сенсорах и системах безопасности. Например, в материале можно создавать уникальные «оптические отпечатки», которые сложно подделать.

В качестве демонстрации учёные использовали лазер, чтобы создать микроскопический портрет Альберта Эйнштейна на тонкой пластинке материала с разрешением 700 нанометров между точками. Технология позволяет достигать ещё более высокой плотности — около 50 000 точек на дюйм.

«Открытие новых функциональных материалов, особенно в семействе кристаллов ван-дер-ваальсовского типа, — это фундаментальный двигатель для развития всей фотоники. Выявляя природные кристаллы с такой чувствительностью, мы создаём строительные блоки для нового поколения технологий, управляемых светом, а не электричеством», — заявил Валентин Волков, основатель и технический директор XPANCEO.

Кроме того, под воздействием света материал As₂S₃ может расширяться до 5%, что позволяет формировать на его поверхности оптические структуры, такие как микролинзы. Это важно для создания компонентов устройств дополненной реальности и «умных» контактных линз.