Нанодиск позволит уменьшить фотонные устройства
Ученые Технологического университета Чалмерса смогли упаковать известный материал в форму диска, чем значительно улучшили его свойства. Наноразмерный диск показал значительную нелинейность с высоким показателем преломления.
Фотоника использует взаимодействия света с материей для создания устройств, работающих с оптическим, а не электрическим сигналом. Фотонные устройства могут превосходить электронные по рабочим характеристикам. Применение фотоники значительно развило медицину, связь, спектроскопию, лазерные и квантовые технологии.
Исследователи использовали дихалькогенид переходного металла (TMD) дисульфид молибдена — одномерный материал с важными для фотоники оптическими свойствами, проявляющимися при комнатной температуре. Этот материал крайне проблематично наслаивать сам на себя без потери нелинейных свойств из-за особенностей его кристаллической решетки.
Ученые впервые создали нанодиск из специально сложенных слоев дисульфида молибдена. Им удалось сохранить нарушенную инверсную симметрию в объеме материала. Он сохраняет нелинейные оптические свойства каждого слоя и усиливает их. Исследование опубликовано в Nature Photonics.
Полученный материал обладает высоким показателем преломления, что позволяет более эффективно сжимать в нем свет. Его можно переносить на любые подложки без необходимости совмещать с ним атомную решетку. Это уменьшает стоимость создания фотонных устройств.
Нанодиск захватывает электромагнитное поле и генерирует свет удвоенной частоты — эффект, называемый генерацией второй гармоники. Это нелинейное оптическое явление используют в высокоэнергетических импульсных лазерных системах.
Структура в форме диска намного меньше длины волны видимого света: всего 50 нанометров. При этом она преобразует частоту света в 10 тысяч раз результативнее, чем неструктурированный материал такого же типа.
Созданный исследователями материал и конструкция обладают хорошими собственными нелинейными оптическими свойствами и значительными линейными оптическими характеристиками — показатель преломления в видимом диапазоне составляет 4,5.
Генерация второй гармоники и другие нелинейные процессы используются в лазерах постоянно, но способные на это элементы обычно размером несколько сантиметров. А величина нанодиска — около 50 нанометров, что примерно в 100 тысяч раз тоньше.
Исследователи полагают, что TMD-материалы, благодаря их размерам и уникальным свойствам, будут использованы для миниатюризации фотоники. Результаты работы найдут применение в нелинейной оптике и генерации запутанных пар фотонов.
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Астробиологи с помощью сложных трехмерных климатических моделей доказали, что растительная жизнь на Земле способна просуществовать еще около 1,8 миллиарда лет. Это значительно дольше, чем предсказывали предыдущие расчеты.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии