Переключатель хиральности света впервые работает при комнатной температуре

Световые частицы (фотоны) обладают интересными свойствами, которые можно использовать для хранения и передачи данных, в том числе в квантовых вычислениях. Чтобы это произошло, информация сначала может быть закодирована в направлении спина электронов. При взаимодействии с некоторыми светоизлучающими материалами, эти электроны генерируют закрученный «хиральный» свет, который имеет потенциал для хранения больших объёмов данных.

Однако до сих пор ученым удавалось генерировать этот тип света с круговой поляризацией только с помощью магнитов и очень низких температур, что делало эту технику непрактичной для широкого применения.

Физики-прикладники из Нагойского университета (Япония) Тайши Такенобу (Taishi Takenobu) и Цзян Пу (Jiang Pu) в журнале Advanced Materials рассказали о разработанном под их руководством методе генерирования хирального света под действием электрического поля и при комнатной температуре.

Сначала они вырастили монослой полупроводящего дисульфида вольфрама на сапфировой подложке и покрыли его ионно-гелевой пленкой. Электроды помещали на оба конца устройства и подавали на них небольшое напряжение, что создавало электрическое поле и, в конечном итоге, порождало свет.

Команда обнаружила, что хиральный свет наблюдался между −193 °C и комнатной температурой, и пришла к выводу, что деформационные напряжения, внесённые в сапфировую подложку в ходе её синтеза, сыграли решающую роль в генерации поляризованного света при комнатной температуре.

Затем они изготовили стенд, на котором изгибали устройство из дисульфида вольфрама на пластиковой основе, внося в него таким образом упругое напряжение. Пропуская электрический ток в направлении нагрузки, они смогли генерировать поляризованный свет при комнатной температуре. При этом, приложение электрического поля к материалу переключало хиральный свет с одного направления движения на противоположное.

«Наше использование напряжённых монослойных полупроводников — это первая демонстрация светоизлучающего устройства, способного электрически генерировать и переключать право- и левозакрученный циркулярно поляризованный свет при комнатной температуре», — подчеркнул Тайши Такенобу.

В дальнейшем команда продолжит оптимизацию своего устройства с конечной целью создания практических хиральных источников света.