Российским исследователям удалось создать двухслойные структуры из ультратонкой пленки висмута на диэлектрической подложке. Специалисты выявили у них свойства гиперболической среды в терагерцовом диапазоне. Теперь на основе материала ученые создают датчик терагерцового излучения с высокой чувствительностью и быстрым откликом.
Гиперболическая среда - это особый класс материалов, поддерживающих распространение электромагнитных волн с большими волновыми векторами. У этих веществ исследователи выявляют уникальные оптические свойства, такие как усиление спонтанного излучения, отрицательное преломление света, управление излучательной теплопередачей, а также удержание света в наномасштабе. Эти метаматериалы специалисты ранее уже создавали для инфракрасного, оптического и микроволнового диапазонов частот. Найти структуры, которые активны в терагерцовом диапазоне в средах на основе висмута и графена, до сих пор ученым не удавалось. Их предсказывали только теоретически, однако экспериментального подтверждения не было. В своей работе исследователи впервые показали этот эффект в материалах на основе висмута.
В результате авторам удалось обнаружить отрицательную временную задержку. Она объясняется переходом между гиперболической и эллиптической дисперсией материала при увеличении толщины висмута. Ученые показали, что близкий к нулю коэффициент преломления изначально уходит в минус при создании композитного материала. Также было показано, что его величина зависит от толщины пленки висмута, а также оптических свойств диэлектрической подложки.
