Мир железа Учёные обнаружили аномально сильное поглощение света намагниченным графеном

Учёные обнаружили аномально сильное поглощение света намагниченным графеном — открытия пригодится в фотонике и для связи 6G

Исследователи из МФТИ, университета Регенсбурга (Германия), Массачусетского технологического института и университета Канзаса (США) обнаружили аномально сильное поглощение света в намагниченном графене. Явление обещает помочь в разработке чрезвычайно компактных устройств связи, чувствительных датчиков и систем генерации электричества от солнечной энергии. Работу сочли достойной публикации в Nature Physics — самом престижном издании по физике.


Источник изображения: «За науку»

Усиление взаимодействия света и вещества — это одна из проблем современной физики, как и проблема локализации энергии на участках намного меньше длины волны падающего излучения. Практическое решение последней проблемы, к примеру, позволит создавать антенны для связи 6G очень и очень маленькими — намного меньше длины волны рабочего излучения, что обещает снижение габаритов приёмников и устройств.

В поисках решения этих двух проблем учёные из России, США и Германии изучали воздействие терагерцового излучения (в виде лазерного луча) на графен, помещённый в электромагнитное поле. Соблюдение всех условий вело к одновременному возбуждению в графене двух видов резонансов — плазмонного и циклотронного. А резонансные явления, как известно, усиливают эффекты взаимодействия во всех случаях, чему найдётся масса практических применений от более эффективных фотоприёмников до новых поколений мобильной связи.

«Факт усиления поглощения при возбуждении медленных поверхностных волн был известен достаточно давно, — рассказывает Денис Бандурин, сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ. — Однако раньше считалось, что поверхностные волны в полупроводниках не могут быть медленнее, чем электроны, которые движутся в волне. Для графена скорость электронов где-то в 300 раз медленнее скорости света. Наше исследование показывает, что предела для замедления света фактически не существует — он может быть замедлен до полной остановки при включении уже небольшого магнитного поля».

Графен в созданных в лаборатории условиях повёл себя необычно в том смысле, что совместил в себе три функции: генератора фототока, антенны и поглотителя. Традиционно в полупроводниковой промышленности каждая из представленных выше функций решается разными приборами на основе разных же материалов. Отдельного упоминания заслуживает факт поглощения падающего излучения при размере элемента много меньше длины волны излучения — это бонус в виде компактности.

«Мы ожидаем, что графен в магнитном поле может оказаться сверхпоглотителем, — комментирует соавтор исследования Дмитрий Свинцов, заведующий лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ. — То есть он будет захватывать свет не только с площади, превышающей свой геометрический размер. Он сможет захватывать свет с площади, большей квадрата длины волны. Аномально малая скорость плазмонов в намагниченном графене создает для этого все предпосылки». Подробнее об исследовании можно прочесть в журнале «За науку».

Источники:
https://3dnews.ru/1059809/uchyonie-...om-otkritiya-gdut-v-fotonike-i-dlya-svyazi-6g
https://zanauku.mipt.ru