Команда ученых и инженеров из Университета Висконсин-Мэдисон, Университета Южной Калифорнии и Вашингтонского университета в Сент-Луисе снова поразила нас своими достижениями в области материаловедения. Их последний научный подвиг заключается в создании уникального материала, способного преломлять один инфракрасный луч света в двух направлениях, причём с рекордными значениями.
Это уже второй раз за последние пять лет, когда команда установила новый рекорд в создании так называемого "двойного лучепреломления" на Земле. Новый кристалл, который они разработали, обладает самой высокой степенью двойного лучепреломления, превосходящей их предыдущий рекорд. Это открытие может привести к инновациям в различных областях, таких как ночное видение, лидары, химическое зондирование, микроскопия и другие.
Для лучшего понимания, почему двойное лучепреломление настолько важно, давайте рассмотрим, что происходит, когда свет переходит из одного материала в другой. При переходе света из воздуха в воду или из воды в стекло, его скорость замедляется, что приводит к изменению направления световых лучей. Это явление называется рефракцией.
Однако двойное лучепреломление происходит в анизотропных материалах, которые имеют различные свойства в зависимости от направления. В таких материалах световой луч делится на два луча, движущихся в разные стороны. Именно это явление команда ученых смогла усилить в своем новом кристалле.
Ученые были удивлены, обнаружив, что новый материал - сульфид стронция и титана (STS) - обладает в три раза более высоким двойным лучепреломлением, чем их предыдущий рекордсмен - сульфид бария и титана (BTS). Интересно, что оба кристалла имеют аналогичную структуру, поэтому ученые пока не могут объяснить, почему STS обладает более высокой степенью двойного лучепреломления.
Для разгадки этой загадки ученые провели исследование на атомном уровне сульфида стронция и титана. Они обнаружили, что в новом материале количество атомов стронция оказалось больше, чем они ожидали. Эта небольшая дополнительная горстка атомов имела огромное значение, так как она привела к гораздо большей повторяющейся структуре кристалла или периодичности, в отличие от единой неизменной структуры, присущей BTS.
Это открытие открывает новые перспективы в области материаловедения и оптики. Ученые будут продолжать исследования, чтобы полностью понять механизмы, лежащие в основе этого уникального свойства STS. Возможно, в будущем мы увидим еще больше инноваций и применений для этого материала, которые приведут к новым технологическим прорывам во многих областях науки и промышленности
Источник:
Хонгян Мэй и др., Колоссальная оптическая анизотропия от модуляций атомного масштаба (Hongyan Mei et al, Colossal Optical Anisotropy from Atomic‐Scale Modulations), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202303588
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, можете ознакомиться со страницами нашего проекта на других платформах, ссылки найдёте в описании канала. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное, ссылка так же в описании канала.
