Odkryto niezwykle światłoczuły materiał, który może zrewolucjonizować współczesną fizykę i informatykę06.11.2020

Wykazano, że diselenek renu ma lepsze właściwości od krzemu, z którego były dotąd wykonywane światłowody. 

Komputery optyczne, czyli urządzenia wykorzystujące fotony zamiast prądu elektrycznego do przeprowadzania skomplikowanych operacji, jawią się jako przyszłość fizyki i informatyki. Ze względu na to, że ich budowa zakłada przesył danych za pomocą wydajniejszych od przewodów elektrycznych światłowodów, mogą oszczędzać energię i czas. Dużym wyzwaniem, przed którym stoją konstruktorzy takich maszyn, jest jednak dobór odpowiedniego materiału do stworzenia czipów, laserów, sensorów i innych mniejszych elementów. – Potrzebujemy czegoś, co ma wysoki współczynnik załamania mówiący o tym, jak dobrze dana struktura reaguje na światło – podkreśla w oświadczeniu cytowanym przez portal Phys.org Anthon Shubnic, student ITMO University w Sankt Petersburgu. 

Badacze nie do końca wiedzieli, jak szukać pożądanych budulców pokroju najpopularniejszego z nich, czyli krzemu. Po przeprowadzeniu serii kompleksowych obliczeń matematycznych fizykom z rosyjskiej uczelni udało się jednak zidentyfikować parametr wskazujący, jak szybko światło przechodziło przez półprzewodnik. Zależy on od dwóch właściwości materiału: jego przerwy energetycznej oraz masy efektywnej elektronu. 

Teoretyczny model wykazał, że im wyższy stosunek między tymi dwiema zmiennymi, tym większy powinien być współczynnik załamania światła. Tak postawioną hipotezę autorzy eksperymentu zweryfikowali na przykładzie najpowszechniejszych materiałów, jednak szybko zwrócili się w stronę mniej znanych związków chemicznych. Tak właśnie natknęli się na dwutlenek renu, srebrzystego metalu przypominającego platynę. Okazuje się, że wielkość załamania jest o 75% większa od tej, którą charakteryzuje się krzem. Oznacza to, że ReSe2 może znaleźć swoje zastosowanie przy budowie komputerów optycznych. 

Ze szczegółowym omówieniem pracy Rosjan można zapoznać się na łamach periodyku Nanophotonical.