Физики скорректировали закон отражения для двумерного мира

Коллектив исследователей, включающий специалистов МФТИ, ИФТТ РАН, Саратовского филиала ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН и Венского технологического университета, экспериментально доказал, что фундаментальный закон оптики – формулы Френеля – не работает для двумерных систем.

Физики скорректировали закон отражения для двумерного мира

На протяжении двух столетий физика опиралась на постулат о том, что при отражении от непоглощающей среды электромагнитная волна получает фазовый сдвиг строго 0 или 180 градусов (полпериода). Однако изучение поведения двумерных плазмонов – особых волн, распространяющихся вдоль сверхтонких полупроводниковых слоев – показало иную картину. При столкновении с металлической границей такой плазмон задерживается ровно на одну восьмую часть своего цикла, что соответствует фиксированному углу фазы в минус 45 градусов.

Разгадка парадокса кроется в тонкой структуре границы раздела сред. Расчеты по методу Винера–Хопфа и натурные опыты на гетероструктурах выявили причину сбоя классической теории. На стыке полупроводника и металла возникают специфические быстро затухающие волны, которые вносят дополнительную временную задержку, ранее не учитываемую уравнениями XIX века.

Это отклонение от канона открывает колоссальные перспективы для миниатюризации электроники. Поскольку длина волны двумерного плазмона изначально в сто раз короче световой, дополнительный коэффициент сжатия энергии в четыре раза позволяет создавать компоненты невиданной плотности.

Внедрение этого эффекта даст старт производству: ультракомпактных резонаторов, высокочувствительных детекторов терагерцового и СВЧ-излучения, новейших модуляторов сигнала, сверхточных сенсоров для химического анализа и биомедицины.

Читайте также

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке

Размер кристалла помог предсказать магнитные свойства сложных материалов

Размер кристалла помог предсказать магнитные свойства сложных материалов

Физики создали трехмерный свет и получили квантовые состояния, ранее доступные только в теории

Физики создали трехмерный свет и получили квантовые состояния, ранее доступные только в теории

Животные могли населить Землю на 200 миллионов лет раньше

Животные могли населить Землю на 200 миллионов лет раньше

Ученые воссоздали лицо Homo sapiens возрастом 315 000 лет

Ученые воссоздали лицо Homo sapiens возрастом 315 000 лет

Ученые открыли сверхпроводник I типа, нарушающий симметрию обращения времени

Ученые открыли сверхпроводник I типа, нарушающий симметрию обращения времени

Сверхчувствительный сенсор сделает раннюю диагностику болезней Паркинсона и Альцгеймера

Сверхчувствительный сенсор сделает раннюю диагностику болезней Паркинсона и Альцгеймера

В Китае обнаружен динозавр микрорапторин, меняющий теорию эволюции полета

В Китае обнаружен динозавр микрорапторин, меняющий теорию эволюции полета

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Ученые МФТИ создали нейросеть по принципу мозжечка

Ученые МФТИ создали нейросеть по принципу мозжечка

Звезда в трехстах световых годах неспешно поглощает коричневого карлика

Звезда в трехстах световых годах неспешно поглощает коричневого карлика

Физики создали почти идентичные фотоны для будущих квантовых сетей

Физики создали почти идентичные фотоны для будущих квантовых сетей

Астрономы впервые нашли планету, «восставшую из пепла» погибшей звезды

Астрономы впервые нашли планету, «восставшую из пепла» погибшей звезды