Новое поведение света обнаружено в гипсе

от

В журнале Science Advances опубликовано исследование, проведённое учёными из Национального института графена при Манчестерском университете и Университета Овьедо. Они обнаружили ранее неизвестное поведение света в гипсе — минерале, более известном своим использованием в строительной штукатурке и мелу.

Команда обнаружила редкий тип волны, известный как сдвиговый фононный поляритон, в двумерной форме материала. Фононные поляритоны — это гибридные волны света и вещества, которые возникают, когда свет взаимодействует с атомными колебаниями в определённых кристаллах. Они могут проходить через материалы необычным образом и концентрировать свет в чрезвычайно малых объёмах.

В этом исследовании учёные выяснили, что в тонких плёнках гипса эти волны претерпевают топологический переход, переходя от гиперболического к эллиптическому поведению, проходя через уникальное канализированное состояние. Этот переход позволяет учёным настраивать распространение света через материал.

«Исследования сдвиговых фононных поляритонов в предыдущих работах были ограничены объёмными кристаллами в гиперболическом режиме. В нашем исследовании мы стремились дополнить эти начальные результаты сдвиговыми поляритами в двумерном материале», — сказал доктор Пабло Диас Нуньес, который руководил исследованием.

«И, что примечательно, мы обнаружили, что сдвиговые фононные поляритоны в гипсе поддерживают топологический переход от гиперболического к эллиптическому распространению с канализацией между ними», — добавил доктор Диас Нуньес.

Он также отметил: «Более того, мы смогли ограничить свет в пространстве, в двадцать пять раз меньшем, чем его длина волны, и замедлить его до доли скорости в вакууме. Это открывает новые возможности для манипулирования светом на наноуровне».

Исследование также подчёркивает роль кристаллической симметрии. Гипс принадлежит к классу материалов с низкой симметрией, а именно к моноклинной кристаллической системе, что приводит к асимметричному распространению света и потерям энергии, центральным характеристикам сдвиговых поляритонов.

Эти результаты выходят за рамки фундаментальных исследований распространения фононных поляритонов и могут поддержать будущие разработки в областях, где требуется точный контроль света, таких как управление тепловыми потоками, сенсинг и визуализация за пределами возможностей традиционной оптики. Более того, исследование представляет гипс как новую платформу для изучения передовых фотонных концепций в таких областях, как неэрмитова фотоника.

Предоставлено:
[Университет Манчестера](https://phys.org/partners/university-of-manchester/)