Гексагональный нитрид бора демонстрирует уникальные свойства

Исследователи из лаборатории NRL (Naval Research Laboratory) в сотрудничестве с коллегами из Манчестерского университета, Имперского Колледжа в Лондоне, Калифорнийского университета в Сан-Диего и Национального института материаловедения (Япония) продемонстрировали, что захват поверхностных фононных поляритонов обеспечивает гексагональному нитриду бора (hBN) уникальные свойства метаматериала, которые могут найти применение в оптических наноустройствах, системах субволновой визуализации, улучшенных ИК-камерах, сенсорах и оборудовании для молекулярной спектроскопии.

В качестве трехмерных ловушек для гиперболических поляритонов использовались периодические массивы конических наноантенн из hBN. Гиперболичность это одно из свойств, не встречающееся в естественных материалах: метаматериал вдоль разных кристаллических осей одновременно ведет себя как металл и как диэлектрик.

Подобно графиту или графену, hBN представляет собой кристалл Ван-дер-Ваальса — слоистую кристаллическую структуру. Благодаря этому, как сообщают авторы исследования, в испытаниях он продемонстрировал эффективность на два порядка больше, чем гиперболические материалы, известные на сегодняшний день.

Кроме того, новый метаматериал оказался способен менять тип гиперболичности в зависимости от длины волны возбуждающего света, становясь отражающим или прозрачным как в плоскости кристалла, так и перпендикулярно ей. Резонансная частота наноантенн определялся лишь соотношением их высоты к диаметру и не зависел от размера и формы, а резонансный отклик состоял не из одного, а из четырех пиков, изолировать которые можно изменяя длину волны и угол падения света.

По мнению авторов, все эти открытия создают предпосылки для разработки революционных технологий, таких как нанометровый эквивалент оптического волокна или нанофотонные устройства, функционирующие в обширном частотном диапазоне: от ИК до терагерцевых волн.