Проходя через различные материалы, свет меняет направление и преломляется предсказуемым образом. Однако в некоторых редких случаях происходит преломление в противоположном направлении — явление получило название отрицательного преломления.
Ученые из Гонконгского университета уже много лет интересовались вопросом, как можно использовать управление светом нетрадиционным образом. В ходе эксперимента им удалось разработать интегрированный нанофотонный чип, который действует как гиперлинза — оптический компонент, способный различать мельчайшие детали. Результаты работы опубликованы в Nature Nanotechnology.
Ранее для исследования использовались плазмонные метаматериалы — искусственно созданные металлические наноструктуры, которые подходят для достижения необычных оптических эффектов. У материалов было одно ограничение — для их создания обычно требуются размеры элементов порядка десятков нанометров, что делает производство сложным и дорогостоящим. Поэтому было решено использовать природный материал и проверить, возможно ли с помощью него добиться эффекта отрицательного преломления.
Ученым удалось наблюдать такое явление в слоистом магнитном полупроводнике CrSBr. Этот материал известен своей исключительно сильной экситонной реакцией, то есть он активно реагирует на свет или энергию, образуя экситоны (квазичастицы, представляющие собой пару электрон — дырка).
В этом полупроводнике внутренние магнитные моменты ориентированы в строго определенном направлении, это влияет на поведение экситонов и на то, как они распространяются и переизлучают свет. Направив луч света на тонкую пластину CrSBr, помещенную на диэлектрическую подложку, физики обнаружили, что экситоны переизлучают свет в направлении, противоположном направлению падающего луча.
В будущем эти свойства материала, открытые исследователями, можно будет использовать для создания различных новых технологий, основанных на отрицательном преломлении света, в том числе инструментов для микроскопии, методов литографии с высоким разрешением и оптических вычислительных систем.
Ранее Наука Mail сообщала, что нанолазер сможет в разы снизить энергопотребление компьютеров.
