Ученые создали зеркало атомарного размера на квантовых экситонах

Зеркало из диселенида молибдена

Две независимые группы ученых, одна – из Гарвардского университета, а вторая – из Института квантовой электроники в Цюрихе, практически одновременно закончили создание самых тонких на сегодняшний день зеркал в мире. Отражающим слоем этих зеркал является лист диселенида молибдена (MoSe2), толщина которого условно равна размеру одного атома. Такие сверхтонкие зеркала могут стать рабочими элементами крошечных датчиков, они смогут модулировать и направлять несущие информацию лучи света, когда эти лучи перемещаются в пределах кристалла компьютерного процессора. Разные материалы, приближаясь к их минимальной толщине, могут сохранить, частично или полностью потерять свои светоотражающие свойства.

Картинки по запросу light reflection

Зеркало, созданное исследователями из Гарварда, установленное на кремниевом основании, отражает до 85 процентов падающего на него света. Зеркало, созданное в Цюрихе и установленное на основании из кварца, имеет худшие характеристики, оно отражает до 41 процента света. И оба зеркала эффективно работают в диапазоне 780 нанометров, что соответствует свету темно-красного цвета.

Диселенид молибдена обладает высокой светоотражающей способностью, благодаря необычному поведению электронов его атомов. Когда фотон света попадает в атом, у электрона имеется достаточно высокий шанс “выпрыгнуть” из своей орбиты, оставив за собой положительно заряженную “электронную дырку”.

Похожее изображение

При некоторых параметрах фотонов света их энергии недостаточно для того, чтобы отправить электрон далеко в пространство и он, этот электрон, начинает вращаться вокруг электронной дырки, формируя странный квантовый объект, квазичастицу, называемую экситоном. Электроны атомов, входящих в состав диселенида молибдена ведут себя подобным образом, когда этот материал освещается светом с определенной длиной волны.

Через некоторое время экситоны излучают заключенный в них свет и электрон возвращается на свое место. Инициатором этого процесса являются другие фотоны падающего на материал света, в результате чего фотон, излученный экситоном, движется в направлении, обратном направлению падающего света, а вся поверхность материала работает как зеркало.

Проводя исследования, ученые обнаружили, что слой MoSe2 является чем-то большим, нежели простое зеркало. В зависимости от величины и полярности поданного на него электрического потенциала, отражательная способность крошечного зеркала может снизиться или увеличиться. Данный процесс происходит с очень большой скоростью, благодаря чему зеркала из диселенида молибдена можно использовать в качестве оптоэлектронных модуляторов, позволяющих формировать короткие импульсы света или придавать определенную форму более длинным импульсам.

Картинки по запросу light reflection

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!