Команда исследователей достигла значительного успеха в области оптики, проанализировав характеристики кристалла MoOCl₂. Этот материал обладает способностью направлять свет без его рассеивания и усиливать электрическое поле. Мы делимся подробностями открытия, которое откроет путь к созданию оптических слоев в тысячи раз тоньше человеческого волоса.
Для создания сверхтонких очков дополненной реальности (AR) и почти невидимых носимых устройств необходима революция в оптических технологиях. Исследователи из компании XPANCEO совместно с учеными из Сингапура и Чехии сделали важный шаг в этом направлении, проанализировав уникальный кристалл — оксихлорид молибдена (MoOCl₂). Результаты их исследований показывают, что данный материал обладает выдающейся способностью управлять светом на атомном уровне, сообщает ScienceDaily.
Ученые характеризуют MoOCl₂ как оптического «хамелеона», поскольку его свойства значительно меняются в зависимости от ориентации. В одном положении он отражает свет, как металл, а при вращении на 90 градусов становится прозрачным, словно стекло. Эта крайняя анизотропия дает возможность расщеплять и преломлять свет с непревзойденной эффективностью. Для индустрии AR это открывает путь к созданию сложных систем управления изображением из слоев материала, которые в тысячи раз тоньше человеческого волоса.
Ключевым открытием стало выявление редкого явления — точки, близкой к нулю (ENZ), на длине волны 512 нанометров (зеленый свет). В таком состоянии часть оптического отклика кристалла почти исчезает, что приводит к двум эффектам: свет внутри материала значительно замедляется, а электрическое поле многократно усиливается. Такое сочетание значительно увеличивает взаимодействие света и материи, что критически важно для разработки интегральных фотонных чипов будущего, позволяя обрабатывать данные быстрее и с меньшим энергопотреблением.
Физиков давно интересовал MoOCl₂ из-за его электронной структуры. Кристалл включает в себя одномерные цепочки атомов, позволяющие электронам свободно перемещаться только по одной оси. Однако для практического применения инженерам не хватало точных данных о полных оптических константах материала. Новое исследование заполнило этот пробел. Измерения показали, что материал функционирует как естественная гиперболическая среда, что дает возможность направлять свет по наноразмерным путям без дифракции (рассеивания) — это ключевое требование для миниатюризации оптики.
«Наблюдение за явлением — это первый шаг, но для инженерных задач требуются точные данные. Наша работа предоставляет экспериментальную базу для более уверенного проектирования», — прокомментировал ведущий автор исследования доктор Валентин Волков.
Исследователи видят перспективу данного материала в создании сверхтонких поляризаторов, субдифракционных волноводов (способных проводить свет через пространства меньше длины волны) и компонентов для нелинейной фотоники, где возможно будет эффективно преобразовывать частоты света.
Фото: hi-tech.mail.ru