МОСКВА, 28 сен – РИА Новости. Российские и японские ученые показали, что "бутерброды" из графена и возникающие в них плазмоны можно использовать для создания сверхкомпактных источников лазерного излучения, пригодных для интеграции внутри чипов и чьей работой можно будет гибко управлять, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review B.
Наночастицы и тонкие полоски из некоторых металлов, к примеру, золота или серебра, способны поглощать видимый свет и передавать его дальше в виде других форм электромагнитного излучения. В это время на поверхности металла возникают так называемые плазмоны — коллективные колебания электронов, способные поглощать и испускать энергию в виде световых волн.
Одним из самых ярких примеров работы плазмонов считается древнеримский кубок Ликурга — сосуд из стекла, меняющего прозрачность в зависимости от освещения. Другие примеры их работы — микроволновый "плащ-невидимка", созданный в 2014 году, и прозрачный футуристический дисплей на плазмонах, созданный в MIT.
Дмитрий Свинцов из МФТИ в Долгопрудном, ученые из Института радиотехники и электроники РАН и японские физики из университета Тохоку (Япония) показали, что плазмоны, зарождающиеся внутри своеобразных "гамбургеров" из плоских листов графена и других материалов, можно использовать для создания так называемых спазеров.
Cпазер представляет собой, по сути, обычный лазер, активной средой и источником излучения в котором служат не кристаллы или газовые среды, а плазмоны. Благодаря тому, что на колебания электронов не действует дифракция – феномен огибания волнами света препятствий, имеющих размеры менее половины длины световой волны, спазеры в теории можно уменьшить до таких размеров, которые позволяли бы встраивать их в микрочипы и другие миниатюрные приборы.
Ученые из России и Японии показали, пока, правда, только в теории, что самые миниатюрные и "плоские" спазеры можно создавать, используя многослойные структуры из графена и похожих на него "двумерных" соединений, соединенные друг с другом не химически, а лишь силами электростатического притяжения.
В своей работе Свинцов и его коллеги показали, что в структурах из двух слоев графена, разделенных тонкой прослойкой из дисульфида вольфрама, при приложении электрического напряжения могут возникать плазмоны, пригодные для создания спазеров.
Свойствами таких спазеров, как отмечает ученые, можно гибко управлять, меняя свойства того слоя, где рождаются плазмоны. По словам Свинцова, расчеты его группы приближают нас к созданию компактных источников когерентного излучения, работающих в терагерцовом и инфракрасном диапазоне.
