Физики из Национальной лаборатории Беркли впервые создали "двумерный" лазер - устройство, где генерация лазерного излучения происходит в слое вещества толщиной лишь в одну молекулу. Это открывает новые возможности для создания ультракомпактных оптоэлектронных и фотонных приборов.
Одна из самых обсуждаемых тем в мире современных нанотехнологий - двумерные материалы, состоящие из слоев толщиной в одну молекулу или в один атом. За создание двумерного углеродного материала - графена - была присуждена Нобелевская премия. Свойства 2D-материалов радикально отличаются от свойств их трехмерных аналогов, хотя химический состав идентичен. Ученые активно исследуют свойства двумерных переходных металлов - они отличаются от графена тем, что в них легче "включать" и "выключать" проводимость, поэтому они более пригодны в качестве элементов электронных устройств.
Один из самых многообещающих веществ здесь - дисульфид вольфрама, который обладает подходящими для оптоэлектронных и фотонных применений свойствами.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Photonics, занимались созданием микрорезонаторов для плазмонов, электромагнитных колебаний, которые возникают на поверхности металлов. Эти микрорезонаторы основаны на принципе так называемой "шепчущей галереи", где слово, сказанное шепотом на одном конце галереи, ясно слышно на другом ее конце. В Российском квантовом центре созданием таких микрорезонаторов занимается лаборатория под руководством Михаила Городецкого.
Группа из Беркли смогла адаптировать технику микрорезонаторов для экситонов, возбужденных колебаний пар электрон-дырка. На основе экситонов можно создавать так называемые экситонные лазеры, где лазерное излучение генерируется при рекомбинации экситонов.
В результате они смогли создать экситонный лазер, где ключевым элементом - активной средой, где генерируется излучение, стал одномолекулярный слой дисульфида вольфрама.
Ученые отмечают, что двумерный дисульфид вольфрама отличается исключительно сильным уровнем взаимодействия излучения и материи, и эти свойства позволили создать лазер с исключительно высокими параметрами.
Это устройство можно будет использовать в оптоэлектронных и фотонных вычислительных устройствах и приборах для передачи данных, а также в будущих компьютерах, где информация будет кодироваться в спине и моменте электрона.
Источник: http://www.rqc.ru/news/?ELEMENT_ID=1197