Qoʻrgʻoshin yodidining (PbI) atomik yupqa qatlamlaridan tashkil topgan ikki oʻlchovli qatlamli kristall.2) terahertz chastota diapazonida ma'lumot uzatish uchun yorug'lik va mexanik tebranishlardan (elektronlardan ko'ra) foydalanadigan yangi avlod sxemalarini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.
Braziliya Energiya va materiallar tadqiqot markazi (CNPEM) tadqiqotchilari Lill universiteti (Fransiya) va boshqa xalqaro institutlar hamkasblari bilan hamkorlikda ushbu texnologiyani o‘rganib chiqdilar va o‘z xulosalarini nashr etdilar.Tabiat aloqalari.
Teragerts diapazoni infraqizil va mikroto'lqinlar o'rtasida joylashgan elektromagnit spektrning past energiyali hududiga- mos keladi. Shunga qaramay, bu yuqori tezlikdagi aloqa texnologiyalarini-rivojlantirish uchun muhim hisoblanadi.
“Bugungi kunda Wi-Fi va 5G bir necha gigagerts (GHz, 10) chastotalarda ishlaydi9gerts). Ammo yuzlab gigagerts yoki hatto teraxertsga (1012Hertz), chunki chastota qanchalik baland bo'lsa, tarmoqli kengligi va ma'lumotlarni uzatish qobiliyati shunchalik katta bo'ladi ", deydi Raul de Oliveyra Freitas, Braziliya Sinxrotron yorug'lik laboratoriyasi (LNLS-CNPEM) Imbuia nur chizig'i rahbari va tadqiqot koordinatori.
Tadqiqot arzon material boʻlgan qoʻrgʻoshin yodididan foydalangan holda ushbu chastota diapazonida nurlanish uchun toʻlqin qoʻllanmasi vazifasini bajara oladigan yuqori sifatli qatlamli kristalni qanday ishlab chiqarishni oʻrgandi.
Ushbu platforma yorug'likni cheklaydigan va tebranishning ma'lum rejimlarini kuchaytirish orqali ma'lum chastotalarni tanlaydigan rezonator sifatida ishlashi mumkin. Shuningdek, u optik signalni tarqatish uchun yorug'lik nurini ikki yoki undan ortiq yo'llarga bo'ladigan nurni ajratuvchi yoki axborotni kodlash uchun yorug'likning intensivligi, fazasi yoki chastotasi kabi xususiyatlarini o'zgartiruvchi modulyator sifatida ham ishlashi mumkin.
Ishning eng innovatsion jihati yorug'likni uning to'lqin uzunligidan ancha kichikroq hajmlarda cheklash qobiliyatidir.
"Teragerts diapazonida yorug'lik yuzlab mikrometrga teng to'lqin uzunligiga ega. Biz qiladigan narsa bu yorug'likni submikrometr hududlarida cheklashdir", deb tushuntiradi Freitas.
Bu kristall panjaradagi (fononlar) atomlarning tebranishlarini yorug'lik bilan birlashtirgan gibrid kvazizarralar bo'lgan fonon{0}}polaritonlarning hosil bo'lishi natijasida mumkin bo'ladi.
"Fonon go'yo yorug'lik bilan kiyinib, o'ziga xos xususiyatlarga ega kvazizarra hosil qilganga o'xshaydi. Bu kvazizarralarning tarqalish xususiyatlari va materiya bilan o'zaro ta'siri ham ajratilgan yorug'likdan, ham ajratilgan fononlardan farq qiladi", - deya izoh beradi tadqiqotchi.
Yorug'likning haddan tashqari chegaralanishi an'anaviy optik tizimlarning ruxsatini cheklaydigan diffraktsiya chegarasidan tashqarida ishlashni o'z ichiga oladi.
"Klassik optikada yorug'lik to'lqin uzunligidan ancha kichikroq tuzilmalarni kuzatish yoki manipulyatsiya qilish mumkin emas. Polaritonlar yordamida biz bu chegarani engib o'tishga muvaffaq bo'ldik", deydi Freitas.
Bunga erishish uchun tadqiqotchilar elektromagnit maydonlarni haddan tashqari siqish uchun nano o'lchamdagi metall uchlarini ishlatadigan-yaqin{1}}dala optik skanerlash mikroskopiyasidan (s-SNOM) sochuvchi{0}}turi{1}}dan foydalanishdi.
"Uchi antenna vazifasini bajaradi va asl to'lqin uzunligidan qat'i nazar, o'lchamlari o'nlab nanometrlarga teng bo'lgan elektr maydon faol nuqtasini yaratadi. Bu yorug'likning fazoviy shkalasini keskin kamaytirish imkonini beradi ", deydi Freitas.
"Bundan tashqari, s{0}}SNOM zondlarida elektr maydon zichligi 10 tagacha5erkin to'lqinlarga qaraganda bir necha baravar yuqori, bu nanofotonik tadqiqotlar uchun texnikaning ustunligini tushuntiradi. Biz 200 mikrometrli to'lqinni 50 nanometrdan kichikroq hajmga cheklab qo'yishga muvaffaq bo'ldik."
Tadqiqotning yana bir muhim xulosasi PbI dagi fonon{0}}polaritonlarning yuqori sifat omili edi.2. Sifat omili - bu tebranish tarqalgunga qadar qancha vaqt davom etishini ko'rsatadigan o'lchovdir.
“Tizim qancha uzoqroq tebranib tursa, sifat omili shunchalik yuqori bo‘ladi. PbI2infraqizil diapazonda mos yozuvlar materiali bo'lgan olti burchakli bor nitridi (hBN) bilan solishtirganda amalga oshiriladi ", deydi Freitas.
Oddiy va barqaror o'rinbosar
Qo'rg'oshin yodididan farqli o'laroq, olti burchakli bor nitridi (hBN) sintez qilish juda qiyin material bo'lib, haddan tashqari bosim va harorat sharoitlarini talab qiladi. Yigirma yildan ortiq izlanishlardan so'ng ham, butun dunyo bo'ylab kam sonli guruhlar ushbu materialni yuqori sifatda ishlab chiqarishni o'zlashtirdilar. Bundan tashqari, uning xususiyatlari uni o'rta{2}}infraqizil diapazon uchun mos qiladi, lekin terahertz diapazoni uchun emas.
Boshqa tomondan, qo'rg'oshin yodidida ikkita arzon, tabiiy ravishda paydo bo'lgan prekursorlar mavjud: yod va qo'rg'oshin. Bundan tashqari, u juda oddiy tarzda kristallanishi mumkin.
"Shunchaki o'ta to'yingan eritma olinmaguncha tuzni suvda eritib, uni 80 daraja C{1}}gacha qizdiring, buni maishiy pechkada qilish mumkin. Sovutish paytida material kristallanadi va to'planishi mumkin bo'lgan tuzilmalarni hosil qiladi", deydi tadqiqotchi.
Nano miqyosda yorug'likni boshqarish qobiliyati elektron sxemalarni almashtirish yoki to'ldirishga qodir bo'lgan integral fotonik sxemalar uchun yo'l ochadi.
"Hozirda ma'lumotlar qurilmalar ichida elektronlar orqali uzatilmoqda. Yorug'likdan foydalanish tezlikni keskin oshirishi va yo'qotishlarni kamaytirishi mumkin. Bu telekommunikatsiya sohasida sodir bo'lgan voqealarga o'xshash", - deydi Freitas.
"Avval biz elektr kabellaridan foydalanganmiz, bugungi kunda esa ancha yuqori tezlikka erishish imkonini beruvchi optik tolalardan foydalanardik. Xuddi shu tamoyil chiplar ichida ham qo‘llanilishi mumkin. Va yuqori tezlikdan tashqari, energiyani tejash ham mavjud: yorug‘lik elektr tokiga qaraganda ancha kam yo‘qotishlarga duchor bo‘ladi. Bu yanada samaraliroq va barqaror yechimlarga olib kelishi mumkin".
