Vědci z Česka, Německa, Španělska a Číny zveřejnili výsledky experimentu, během něhož se podařilo zobrazit a analyzovat terahertzové vlnění šířící se ve formě plazmonových polaritonů podél tenkých destiček krytalu hessit (polovodičový krystal). Tento základ by mohl vést k vývoji nových komunikačních technologií.
Práce, jejíž aktuální výsledky publikoval časopis Nature Materials, nabízí příslib pro využití v praxi. Zatím jde ale o základní výzkum.
“Slibné je zejména terahertzové vlnění, což je technologicky významná oblast spektra zajímavá pro vývoj komunikačních technologií. Mluvíme-li o terahertzích, jde o třikrát rychlejší vlnění než gigahertz, který používají dnešní technologie například v počítačích. Vlnění by bylo možné využít i ke zkoumání základních vlastností materiálů v nanoměřítku, potenciál pro případné využití zde tedy je. Zatím jsme nicméně na začátku a snažíme se vůbec pochopit, jaké vlastnosti materiál má, případně jak ho vylepšit,” shrnula Andrea Konečná, která působí na CEITEC a Fakultě strojního inženýrství VUT v Brně.
Konečná na experimentu a publikaci článku pracovala s kolegy z univerzity v Šanghaji, Baskické univerzity, Mezinárodního fyzikálního centra v Donostii a Intitutu Maxe Plancka pro chemickou fyziku pevných látech v Drážďanech.
Česká vědkyně se věnuje nanofotonice a tedy zkoumání světla v nanostrukturách. Dále se zaměřuje na vývoj nových technik v elektronové mikroskopii, což je obor, ve kterém je Brno silné díky firmám jako Tescan nebo Thermo Fisher a hraje tak roli také v polovodičovém průmyslu. Konečná v rámci popisované vědecké práce doplnila experiment o teoretický model a výpočty.
Konečná projekt popisuje takto:
Vědci pracovali s materiálem zvaným hessit (Ag2Te, tellurid stříbrný). Ačkoliv se minerál vyskytuje i ve volné přírodě, pro účely experimentu jej připravili ve formě nanokrystalů odborníci z Fudanské univerzity v čínské Šanghaji. Použité vzorky byly tenké méně než sto nanometrů, tedy tisíckrát tenčí než lidský vlas.
Hessit má velmi zajímavé vlastnosti. My jsme měřili jeho optické vlastnosti, ovšem na velmi nízkých frekvencích, které člověk nemůže běžně vidět. V materiálu se nám podařilo pomocí speciálního mikroskopu vybudit takzvané plazmony, které vznikají díky odezvě vodivostních elektronů na světlo. V našem případě si plazmony si můžeme představit jako vlnění, které je lokalizované velmi těsně na povrchu nanokrystalu, a které umožňuje do tohoto speciálního materiálu fokusovat světlo na velmi nízkých frekvencích.
Hessit je zajímavý i tím, že se chová jako “špatný kov”. Běžné kovy se ve všech směrech chovají stejně, například stejně vedou elektrický proud nebo právě světlo ve formě povrchových plazmonů. Naopak hessit se v každém směru chová trochu jinak. Když to řeknu s nadsázkou, světlo se v něm dá “pokřivit” v závislosti na tom, jak materiál například natočíte nebo jak na něj svítíte.
Vědcům se podařilo u kovu vůbec poprvé experimentálně prokázat takzvanou anizotropii, tedy výše zmíněný potenciál měnit vlastnosti určité veličiny podle volby směru. Z výzkumného hlediska jde o velmi zajímavou možnost.
Představte si, že do vody hodíte kámen – vlny se pak budou šířit rovnoměrně do všech směrů a na hladině vytvoří soustředné kružnice. Zkoumaný materiál se ale choval tak, že jsme pozorovali elipsy: v jednom směru se povrchové plazmony šířily na menší vlnové délce, v dalším na větší. A dá se dosáhnout i případů, kdy se v jednom směru nebudou šířit vůbec. Pokud budeme tento mechanismus dokonale znát, můžeme s tím dále pracovat.
ČLÁNKY DO MAILU