Свет «пленили» в слое шириной в один атом

Ученые смогли ограничить распространение света в пространстве толщиной в один атом с помощью графена. Открытие поможет создавать ультратонкие оптические сенсоры, детекторы и переключатели. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Science.

Исследователи из Научно-исследовательского института фотоники (ICFO) в Испании во время изучения свойств графена (двумерной аллотропной модификации углерода) случайно обнаружили интересный эффект. Оказывается, этот материал может «удерживать» световые лучи в одноатомном слое. Это рекордный результат для подобных экспериментов, ранее «сжать» свет до размера одного атома считалось невозможным.

В предыдущих исследованиях разные группы ученых пытались сжать световую волну с помощью различных металлов. Однако все попытки упирались в так называемый дифракционный предел — минимальную ширину сфокусированного луча. В некоторых случаях удавалось преодолеть дифракционный предел, но это приводило к значительным потерям энергии электромагнитного излучения. С помощью графена исследователи смогли превзойти все полученные ранее результаты: в их эксперименте свет распространялся в слое тоньше дифракционного предела, при этом практически не теряя энергию.

Изначально авторы работы пытались обнаружить новые способы, с помощью которых можно создавать в графене групповые колебания электронов – плазмоны. В ходе экспериментов ученые обнаружили, что излучение, с помощью которого они пытались вызвать плазмоны, удерживается в очень тонком слое около графена. Более того, потери энергии излучения оказались минимальны. Обратив внимание на интересный эффект, исследователи начали изменять параметры установки и в итоге добились «заключения» света в слой шириной в один атом. Изменяя подаваемое напряжение, ученые смогли также контролировать направление этого сверхтонкого луча света.

Открытие ученых может приблизить создание новых оптических устройств очень маленьких размеров. По заявлению ученых, новое явление поможет создать оптические сенсоры и другие устройства размером меньше одного нанометра (в тысячу раз тоньше человеческого волоса).

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.