На основе висмута создали гиперболический материал

Российские исследователи смогли создать двухслойные структуры из ультратонкой пленки висмута на диэлектрической подложке. Ученые выявили у них свойства гиперболической среды в терагерцовом диапазоне. Теперь исследователи создают на основе материала датчик терагерцового излучения с быстрым откликом и высокой чувствительностью. Результаты работы, поддержанной грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда, опубликованы в журнале Rapid Research Letters.

Гиперболическая среда представляет собой особый класс материалов, которые поддерживают распространение электромагнитных волн с очень большими волновыми векторами. У таких веществ исследователи выявляют уникальные оптические свойства, такие как отрицательное преломление света, усиление спонтанного излучения, управление излучательной теплопередачей и удержание света в наномасштабе. Такие метаматериалы ученые уже создавали ранее для оптического, инфракрасного и микроволнового диапазонов частот.

Найти подобные структуры, активные в терагерцовом диапазоне в средах на основе графена и висмута, исследователям до сих пор не удавалось. Их предсказывали только теоретически, но экспериментального подтверждения не было. В своей работе исследователи из Университета ИТМО впервые показали этот эффект в материалах на основе висмута. Исследователи построили зависимости интенсивности терагерцовых импульсов от времени после прохождения их через ультратонкие структуры на диэлектрической подложке.

В результате авторы обнаружили отрицательную временную задержку, которая объясняется переходом между эллиптической и гиперболической дисперсией материала при увеличении толщины висмута. Ученые показали, что изначально близкий к нулю коэффициент преломления уходит в минус при создании композитного материала. Физики также показали, что его величина зависит от толщины пленки висмута и оптических свойств диэлектрической подложки.

Излучение терагерцового диапазона частот перспективно для решения практически важных задач: оно может быть использовано в системах спектроскопии, визуализации, детектирования, передачи данных, а также при разработке биосенсоров. Авторы нового исследования планируют теперь разработать прототип компактного, быстродействующего, высокочувствительного терагерцового детектора, который станет дешевой альтернативой имеющимся на сегодняшний день детекторам излучения при комнатной температуре.

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

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.