10 февраля состоялась лекция Алексея Никитина «Экстремальный свет в двумерных материалах». Лектор — ведущий научный сотрудник Международного физического центра Доностия (Ikerbasque Research Associate, Donostia International Physics Center) в Сан-Себастьяне (Испания). Лекция прошла на русском языке в онлайн-формате при поддержке Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
Ван-дер-ваальсовские кристаллы, состоящие из множества атомных слоев, в последнее время привлекают огромное внимание в научном мире из-за своих уникальнейших свойств. К примеру, в результате слабого взаимодействия между отдельными атомными слоями, можно изолировать эти слои (вплоть до одного слоя) и комбинировать их с другими материалами, создавая некие гибридные структуры — тонкие пленки, состоящие из нескольких атомных слоев. Эти, практически двумерные, структуры перенимают свойства от исходных материалов, а также приобретают новые. Таким образом, мы получаем некую аналогию конструктора «ЛЕГО», но на атомных масштабах. Принцип атомного «ЛЕГО» открывает множество возможностей для атомной инженерии — построения разнообразных электронных устройств на сверх-малых масштабах.
Ван-дер-ваальсовские структуры характеризуются уникальными свойствами для распространения света в них. Электромагнитные волны в тончайших пленках «связываются» с колебаними кристаллической решетки, либо со свободными носителями заряда (дырками и электронами), превращаясь в квазичастицы — поляритоны. В отличие от обычного света в свободном пространстве, поляритоны могут «вжиматься» в очень малые объемы и при этом создавать высокую напряженность поля. Более того, в некоторых анизотропных кристаллических пленках связь между разными компонентами импульса поляритона при фиксированной энергии задается уравнением гиперболы (по этой причине их называют гиперболическими поляритонами). В результате такой необычной дисперсии гиперболические поляритоны не подчиняются законам классической оптики. К примеру, для них практически не существует дифракционного предела, ограничевающего объем, занимаемый световым колебанием. Отсутствие дифракционного предела открывает возможность создания линз со сверхвысоким разрешением, а также «запирания» поляритонов в участках пространства, соизмеримых с атомными размерами.
Алексей Никитин рассказал о свойствах гиперболических поляритонов, методах их наблюдения и способах управлять ими. Помимо фундаментальных физических эффектов было показано, где на практике можно применять «гиперболическую оптику» в ближайшей перспективе.
2
