Российские и европейские физики обнаружили, что двумерную форму нитрида бора, соединения азота и бора, можно использовать для создания ультрафиолетовых волноводов и прочих нанофотонных устройств, необходимых для работы миниатюрных фотонных компьютеров. Об этом сообщила в понедельник пресс-служба МФТИ.

«Ультрафиолетовая нанофотоника только зарождается: нужно уменьшать длину волны света, чтобы уменьшать размеры фотонных устройств. Мы показали, что нитрид бора – отличная платформа для этого, так как помимо высокого показателя преломления, у него еще и гигантская оптическая анизотропия (свет движется через материал по-разному в зависимости от направления движения – прим. ТАСС)», – заявил научный сотрудник МФТИ (Долгопрудный) Георгий Ермолаев, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Ермолаев и его коллеги пришли к такому выводу в ходе опытов с так называемым гексагональным нитридом бора (hBN), одной из форм двумерных материалов с необычными физическими и оптическими свойствами. Подобные плоские структуры давно привлекают внимание ученых тем, что характер движения света в них значительным образом меняется в зависимости от того, по какому направлению движется электромагнитная волна, что делает их интересными для создания различных типов волноводов.

Ученые РФ впервые изучили оптические свойства гексагонального нитрида бора в очень широком диапазоне длин волн, начиная с ближнего ультрафиолета (250 нм) и заканчивая инфракрасным излучением (1 700 нм). В прошлом физикам не удавалось провести подобные замеры из-за того, что исследователи не могли получить достаточно крупные листы hBN, пригодные для изучения оптических свойств.

Ермолаеву и его коллегам удалось решить эту проблему, что позволило им впервые детально замерить оптические свойства гексагонального нитрида бора и обнаружить, что этот материал обладает рекордно высоким коэффициентом преломления, около 2,75, при взаимодействиях с ультрафиолетом. По словам исследователей, это свойство позволяет использовать hBN для создания фотонных элементов порядка десятков нанометров, что сопоставимо с размерами транзисторов в интегральных схемах компьютеров.

«Мы нашли наконец-то мостик, который бы позволил перейти от электроники к фотонике, то есть использовать преимущества фотона по сравнению с электроном. Сейчас работаем над тем, чтобы уже в реальной фотонной интегральной схеме показать это превосходство», – подытожил Ермолаев.

О двумерных материалах

Ученые достаточно долгое время считали, что все твердые материалы, существующие в природе, могут принимать только трехмерную форму. Эта идея пошатнулась только в середине прошлого столетия, когда математики и физики-теоретики доказали, что «плоские» атомные структуры могут существовать в принципе и что они могут быть стабильными.

Первый подобный материал, графен, был открыт лишь в 2004 году. Впоследствии физики и химики открыли множество других плоских материалов, которые не уступают графену в уровне научного интереса. К примеру, подобными свойствами обладают дисульфид молибдена, соединение серы и молибдена, а также гексагональный нитрид бора и другие относительно простые по структуре вещества.

Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/17930927