В 2D-материале наблюдали комбинацию света и атомных колебаний
Свет движется в пространстве со скоростью 300 000 км/с. Двигаясь сквозь воду или стекло, он замедляется на долю секунды. Но при движении через тонкие слои некоторых материалов свет замедляется почти в тысячу раз. Это происходит потому, что фотоны расходуют свою энергию на индуцирование колебаний атомов материала. Такие колебания, в свою очередь, начинают распространяться в материале в виде квазичастиц, называемых фононами. В результате соединения фотонов с таким колебанием формируются фононные поляритоны.
В новой работе физики направляли импульсы света вдоль края двумерного материала, создавая в нем фононные поляритоны. Авторы не только смогли зафиксировать возникающие волны, но и обнаружили, что импульсы в материале могут спонтанно ускоряться и замедляться. Удивительно, но волны даже разделились на два отдельных импульса, движущихся с разной скоростью.
Чтобы увидеть распространяющуюся волну, ученым пришлось использовать сверхбыстрый просвечивающий электронный микроскоп. При помощи обычных оптических приборов зафиксировать это явление не удалось бы из-за того, что оно происходит в толще материала, а туннельный сканирующий микроскоп своим вмешательством лишь разрушил бы созданную в атомарно тонком слое волну.
Несмотря на то, что это фундаментальное научное исследование, ученые видят несколько применений полученным в результате него выводам. Например, физики планируют провести эксперименты по изучению вихрей света, теории хаоса и моделированию явлений вблизи черных дыр. Кроме того, результате работы могут позволить создать атомарно тонкие волоконно-оптические кабели для передачи данных без значительного выделения тепла. Работа ученых также расширяет возможности электронных микроскопов и открывает перспективы оптической связи через сверхтонкие слои материалов.
Исследование опубликовано в журнале Science.
Физики смогли «поймать» свет в двумерном материале и соединить его с колебанием кристаллической решетки. Полученная в результате квазичастица может помочь в подробном изучении разных физических явлений и совершенствовании технологий визуализации