Физики создали ультратонкие пленки из скрученных хиральных углеродных нанотрубок, которые конвертируют свет в сотни раз эффективнее привычных материалов. Это долгожданное открытие приближает эру сверхбыстрой оптической связи и световых вычислительных систем. Статья опубликована в журнале ACS Nano.
С момента своего открытия углеродные нанотрубки обещали революцию в электронике благодаря своей прочности и электропроводности. Однако их практическое применение долго тормозилось из-за невероятной сложности очистки и выравнивания наноструктур в крупных масштабах для оптических нужд.
Проблема «отмены» свойств
Особую сложность представляли хиральные нанотрубки, имеющие правую или левую закрутку. В обычном макроскопическом образце находится равное количество правых и левых трубок, из-за чего их уникальные оптические свойства взаимно гасят друг друга, сводя полезный физический эффект к нулю.
Международной команде удалось решить эту проблему: они изолировали нанотрубки с одинаковым направлением закрутки, выровняли их и собрали в пленку площадью в несколько сантиметров. При облучении лазером готовый материал продемонстрировал феноменальный отклик генерации второй гармоники.
Преобразование света
Этот эффект позволяет двум световым волнам объединяться в одну новую волну с удвоенной частотой, превращая, например, невидимый инфракрасный свет в видимый. Одномерная структура кристалла и взаимодействие экситонов многократно усиливают контакт между светом и материей внутри трубок.
Полученные пленки оказались не только эффективнее существующих оптических кристаллов, но и обладают высокой гибкостью. В будущем их можно будет легко интегрировать с кремниевой фотоникой, создавая микроскопические устройства для обработки световых данных и коммуникации.
Ранее российские химики создали гибкие силиконовые полупроводники на базе нанотрубок.
