Кристалл, ведущий себя как металл и стекло одновременно, может перевернуть оптику

Ученые из XPANCEO, Национального университета Сингапура и Химико-технологического университета Праги обнаружили, что кристалл MoOCl₂ (оксихлорид молибдена) обладает уникальными оптическими свойствами, сочетая характеристики металла и стекла.

В зависимости от ориентации кристалл ведет себя по-разному: в одном положении он отражает свет как металл, а при повороте на 90 градусов становится прозрачным, как стекло. Это явление, называемое оптической анизотропией, позволяет кристаллу расщеплять и преломлять свет с исключительной эффективностью. Значение двулучепреломления материала достигает примерно 2,2.

Исследование, опубликованное в журнале Nano Letters, впервые предоставило экспериментальную карту оптических свойств MoOCl₂. Ключевым открытием стало обнаружение точки «эпсилон-около-нуля» (ENZ) в видимом спектре на длине волны 512 нм (зеленый свет). В этой точке часть оптического отклика материала падает почти до нуля, что замедляет свет и усиливает электрическое поле внутри кристалла. Это может привести к созданию более быстрых и энергоэффективных фотонных чипов.

По словам доктора Валентина Волкова, основателя и технического директора XPANCEO, «наблюдение явления — это первый шаг, но для инженерии требуются точные цифры. Наша работа предоставляет экспериментальную основу, необходимую для понимания поведения этого материала и проектирования устройств на его основе с большей уверенностью».

Благодаря своей структуре MoOCl₂ действует как естественная гиперболическая среда, позволяя свету распространяться по направленным наноразмерным путям без дифракции. Это открывает путь к созданию сверхтонких поляризаторов, волноводов и компактных оптических систем, включая «умные» контактные линзы и интегральные фотонные чипы.