Физики впервые заставили экзотические квантовые материалы генерировать свет в ранее недоступном терагерцовом диапазоне, и это открытие может стать основой для создания сверхбыстрых устройств будущего.
Генерация высоких гармоник — это процесс, при котором свет преобразуется в излучение с гораздо более высокими частотами, подобно тому, как музыкальная струна производит обертоны. Этот эффект позволяет ученым исследовать области электромагнитного спектра, которые иначе труднодоступны. Однако получение терагерцовых частот до сих пор оставалось серьезной проблемой — большинство материалов слишком симметричны для такого преобразования.
Долгое время ученые возлагали надежды на графен — чудо-материал толщиной в один атом. Но его идеальная симметрия позволяет генерировать только нечетные гармоники — частоты, кратные нечетным числам от исходного света. Четные гармоники, критически важные для практического применения, получить из графена было практически невозможно.
Команда под руководством профессора Мириам Серены Витиелло нашла элегантное решение, обратившись к топологическим изоляторам — удивительным материалам, которые ведут себя как изоляторы внутри, но при этом проводят электричество по своей поверхности. Эти материалы демонстрируют необычное квантовое поведение благодаря сильному спин-орбитальному взаимодействию — явлению, при котором вращение электронов влияет на их движение.
Источник: hi-tech.mail.ru