Графен помог физикам смешать фотоны

Графен помог физикам смешать фотоны

Физики создали преобразователь света на основе графена. Статья ученых появилась в Nature Photonics.

Основой для нового устройства стал фотонный кристалл. Этим термином в физике называется среда, в которая характеризуется периодическим изменением показателя преломления. Такую среду можно получить, например, взяв «мозаику» из разных наночастиц. В новой работе, однако, кристалл представлял собой решетку из кремния с цилиндрическими отверстиями диаметром 124 нанометра. Поверх решетки ученые разместили графеновую пленку.

Как оказалось, полученная система позволяет преобразовывать электромагнитное излучение, затрачивая при этом меньше электроэнергии, чем более крупные аналоги. Например, облучая решетку лазером, ученые обнаружили, что устройство испускает электромагнитные волны. Свойствами излучения при этом можно управлять, меняя интенсивность луча и длину волны.

Кроме этого ученым удалось продемонстрировать потенциал нового устройства для работы исключительно в оптическом диапазоне. «Нам удалось зарегистрировать перемешивание электромагнитных волн в нашем устройстве. В результате такого нелинейного перемешивания возникали новые частоты, причем тратилось на это много меньше энергии, чем обычно», >— приводятся слова одного из авторов работы Чи Вонга в пресс-релизе Колумбийского университета.

Ученые говорят, что новое устройство может стать основой для создания полностью оптических компьютеров — вычислительных систем, в которых все процессы будут выполняться при помощи фотонов. В настоящее время, например, для передачи информации на большие расстояния используются оптические кабели, переносчиком информации в которых являются фотоны. Внутри же компьютеров вычисления производятся при помощи электрических токов. Переход на фотоны позволит не только ускорить работу компьютеров, но и сэкономить энергию, которая в настоящее время тратится на преобразование одного вида сигналов в другой.

Графен представляет собой двумерный слой углерода, атомы которого располагаются в вершинах гексагональной сетки. Материал был впервые получен Константином Новоселовым и Андреем Геймом. Для работы исследователи, получившие позже за свое открытие Нобелевскую премию, использовали обыкновенный скотч — им они отделяли от графита верхние слои, получая графен.


Интересные материалы: