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.
Читать TechDigest в Google
