История о том, как инженеры-электрики научились просвечивать непрозрачный материал
Халькогенидные стекла, которые используются в детекторах, линзах и оптических волокнах, смогут найти применение в подводной связи и мониторинге окружающей среды. Правда, они работают не для всех длин волн — но это можно исправить.
Как следует из названия, халькогенидные стекла содержат халькогены — серу, селен и теллур. Эти материалы используют для лазерной записи (как компакт-диски), но их применение ограничено тем, что такие материалы сильно поглощают длины волн видимой и ультрафиолетовой части спектра.
Учёные провели теоретическое исследование, и в результате сделали предположение, что наноструктурированный арсенид галлия GaAs может реагировать на излучение не так, как его тонкопленочные и более объемные аналоги. Очень тонкие проволочки материала, расположенные рядом друг с другом, могут создавать гармонические частоты более высокого порядка, а следовательно, более короткие длины волн, которые способны проходить через материал.
Чтобы проверить теорию, учёные нанесли пленку трисульфида мышьяка толщиной 300 нанометров на стеклянную подложку, которую затем наноструктурировали с помощью электронно-лучевой литографии и ионного травления. В итоге, получились нанопроволоки трисульфида мышьяка шириной 430 нанометров со средним расстоянием 625 нанометров между ними.
Несмотря на то, что трисульфид мышьяка полностью поглощает излучение частотой выше 600 ТГц, исследователи обнаружили, что крошечные сигналы на частоте 846 ТГц всё-таки пробиваются через материал. Это связано с эффектом нелинейной генерации третьей гармоники. Начальный импульс захватывает третью гармонику и словно обманывает материал, что делает возможным прохождение без какого-либо поглощения.
Нужно проверить, влияет ли форма материала на этот эффект. Возможно, как и с другими наноматериалами — мы писали об этом ранее. В случае успеха этот подход может открыть широкий спектр применений фотонных материалов в разных диапазонах длин волн.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.