Для появления сверхтонких очков дополненной реальности (AR) и практически незаметных носимых гаджетов требуется революция в оптике. Исследователи из компании XPANCEO совместно с учеными из Сингапура и Чехии совершили значительный шаг в этом направлении, изучив уникальный кристалл — оксихлорид молибдена (MoOCl₂). Результаты их работы показывают, что этот материал обладает рекордной способностью управлять светом на атомном уровне, пишет ScienceDaily.
Ученые описывают MoOCl₂ как оптического «хамелеона». Его свойства кардинально меняются в зависимости от ориентации. В одном положении он отражает свет подобно металлу, а при повороте на 90 градусов становится прозрачным, как стекло. Эта экстремальная анизотропия позволяет расщеплять и преломлять свет с беспрецедентной эффективностью. Для индустрии AR это означает возможность создавать сложные системы управления изображением из слоев материала, которые в тысячи раз тоньше человеческого волоса.
Ключевым открытием стало обнаружение редкого явления — точки, близкой к нулю (ENZ), на длине волны 512 нанометров (зеленый свет). В этом состоянии часть оптического отклика кристалла практически исчезает, что приводит к двум эффектам: свет внутри материала резко замедляется, а электрическое поле многократно усиливается. Такое сочетание значительно усиливает взаимодействие света и материи. Это критически важно для создания интегральных фотонных чипов будущего, так как позволит обрабатывать данные быстрее при гораздо меньшем энергопотреблении.
Физиков давно интересовал MoOCl₂ из-за его электронной структуры. Кристалл содержит одномерные цепочки атомов, позволяющие электронам двигаться свободно только вдоль одной оси. Однако для практического применения инженерам не хватало точных данных о полных оптических константах материала. Новая работа восполняет этот пробел. Измерения показали, что материал функционирует как естественная гиперболическая среда. Это позволяет направлять свет по наноразмерным путям без дифракции (рассеивания) — ключевое требование для миниатюризации оптики.
«Наблюдение за явлением — это первый шаг, но для инженерных задач требуются точные данные. Наша работа обеспечивает экспериментальную основу для более уверенного проектирования», — комментирует ведущий автор исследования доктор Валентин Волков.
Исследователи видят потенциал материала в создании сверхтонких поляризаторов, субдифракционных волноводов (способных проводить свет через пространства меньше длины волны) и компонентов для нелинейной фотоники, где можно будет эффективно преобразовывать частоты света.
Ранее на месте первого ядерного взрыва в США нашли необычный кристалл. Подробнее о нем рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.