Новая эра в оптоэлектронике. КФУ разрабатывает нелокальную фотонику
Учёные Казанского федерального университета (КФУ) совместно с коллегами из университета Пердью (США) заложили основы нового научного направления — нелокальной фотоники. Открытие аномального увеличения показателя преломления в двойных системах кристалл–жидкость может привести к революции в оптоэлектронике и квантовых вычислениях.
Исследователи из КФУ в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030» совместно с учёными из университета Пердью обнаружили необычные свойства нового класса материалов, представляющих собой двойные системы кристалл–жидкость. Эти материалы обладают дальним трансляционным порядком и ближним беспорядком, что приводит к аномальному увеличению показателя преломления. Этот прорыв может преодолеть существующие ограничения в оптоэлектронике и открыть новые перспективы для технологий будущего.
«Высокий показатель преломления открывает уникальные возможности в оптоэлектронике и квантовых вычислениях благодаря увеличенной фотонной плотности состояний и оптическому конфайнменту.»
— Сергей Харинцев, заведующий кафедрой оптики и нанофотоники, КФУ
Учёные установили, что при освещении двойных систем кристалл–жидкость обычным лазерным светом генерируются пространственно-сжатые фотоны, обладающие гигантским импульсом, что приводит к усиленному взаимодействию фотона и электрона в твёрдых телах. Этот эффект даёт возможность достижения показателя преломления, превышающего фундаментальные ограничения, что открывает новые горизонты в развитии оптоэлектроники и квантовых технологий.
«Непрямые оптические переходы в твёрдых телах были подтверждены с помощью нового спектроскопического метода, который мы применяли для анализа различных материалов.»
— Элина Батталова, сотрудник НИЛ «Квантовая фотоника и метаматериалы», КФУ
В дальнейших исследованиях планируется использовать новый спектроскопический метод для количественного анализа локального показателя преломления и разработки передовых технологий в таких областях, как водородная энергетика, сенсорика, нано-лазеры и оптическая визуализация. Развитие этих технологий может значительно повлиять на будущее высоких технологий и науки.
Исследования выполнены за счет субсидии, выделенной Казанскому федеральному университету для выполнения государственного задания в сфере научной деятельности (Проект FZSM-2022-0021).
Исследование проводилось по госзаданию в лаборатории, созданной рамках программы «Приоритет 2030».
Источник: Минобрнауки
