Определен физический механизм, ответственный за пространственное разрешение при исследовании графена оптическим нано-зондом

В настоящее время интенсивно исследуются так называемые «дираковские» материалы, одним из которых является графен. С подобными материалами связывают новые перспективы развития элементной базы квантовой и нелинейной оптики. Носители заряда в таких материалах – электроны и дырки – имеют необычные свойства и ведут себя как релятивистские частицы с нулевой массой покоя.

Теоретикам из ИПФ РАН в сотрудничестве с коллегами из Техасского университета в Колледж Стэйшн (Texas A&M University) удалось объяснить эффект сильного увеличения (по сравнению с другими материалами) площади, на которой формируется нелинейно-оптический отражённый сигнал при зондировании графена оптическим нано-зондом. Оказалось, что данный эффект обусловлен быстрым пролетом носителей заряда в окрестности нанозонда. Соответствующие эксперименты были проведены в Университете Колорадо.

Успешное теоретическое объяснение парадоксального, на первый взгляд, эффекта является одним из важных шагов, сделанных в ИПФ РАН на пути исследования этих новых и перспективных материалов.

Результат опубликован в журнале Nature Nanotechnology: T. Jiang, V. Kravtsov, M. Tokman, A. Belyanin and M.B. Raschke. Ultrafast coherent nonlinear nanooptics and nanoimaging of graphene // Nature Nanotechnol. volume 14, pp. 838–843 (2019). DOI: 10.1038/s41565-019-0515-x.

На фотографии показано сопоставление теоретического результата с данными эксперимента.