Физики из МФТИ и Японии приблизились к созданию графеновых нанолазеров

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.

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.

Источник