Ученые случайно обнаружили скрытый квантовый трюк в 2D-материалах

Ученые обнаружили, что тонкие слои двумерных материалов могут естественным образом создавать микроскопические полости, которые захватывают и свет, и электроны в ограниченном пространстве. Это открытие было сделано с помощью миниатюрного терагерцового спектроскопа, который позволил наблюдать стоячие светоматериальные волны без использования зеркал. Данный эффект предлагает новый метод управления экзотическими квантовыми состояниями и создания материалов с заданными свойствами.

Исследователи из Колумбийского университета и Института структуры и динамики вещества Макса Планка разработали чиповый спектроскоп, сжимающий терагерцовый свет с 1 миллиметра до 3 микрометров. Неожиданно они обнаружили, что края самого материала действуют как зеркала, отражая возбужденные потоки электронов и формируя гибридные квазичастицы — плазмон-поляритоны. Разработанная аналитическая теория позволяет предсказывать свойства материалов на основе геометрических параметров образца.

Это случайное открытие открывает новые возможности для манипуляции квантовыми явлениями в различных 2D-материалах. Технология позволяет отслеживать резонансы в зависимости от плотности носителей, температуры или магнитного поля, что может помочь раскрыть механизмы различных квантовых фаз. Исследователи уже тестируют новые образцы, чтобы понять, как эти полостные эффекты влияют на другие материалы и фазы.