Un equipo de físicos, encabezado por el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos NRL, ha demostrado los medios para mejorar las características de pérdida óptica y la eficiencia de transmisión de los dispositivos de nitruro de boro hexagonal, permitiendo láseres muy pequeños y ópticas a nanoescala.
"Las aplicaciones para esta investigación son considerablemente amplias", dijo el Dr. Alexander J. Giles, físico investigador de la División de Ciencia y Tecnología Electrónica de NRL. "Al limitar la luz a dimensiones muy pequeñas, los dispositivos nanofotónicos tienen aplicaciones directas para su uso en ultra-microscopios de alta resolución, recolección de energía solar, computación óptica y terapias médicas específicas "
El nitruro de boro hexagonal hBN forma una red atómicamente delgada que consiste en átomos de boro y nitrógeno. Este material ha sido demostrado recientemente como un material óptico excitante para la nanofotónica infrarroja y se considera un 'sustrato ideal' para materiales bidimensionales.
Si bien el trabajo anterior demostró que el hBN natural admite polaritones de fonones hiperbólicos hiperdifraccionales profundamente deseados para aplicaciones, tales como imágenes ópticas subdifraccionales llamadas 'hiperlensas', conversión de energía, detección química y nanofotónica cuántica, transmisión limitadalas eficiencias continúan persistiendo.
"Hemos demostrado que las limitaciones de eficiencia inherentes de la nanofotónica pueden superarse mediante la ingeniería cuidadosa de los isótopos en semiconductores polares y materiales dieléctricos", dijo Giles.
El boro natural se compone de dos isótopos, boro-10 y boro-11, que otorgan una diferencia del 10 por ciento en las masas atómicas. Esta diferencia resulta en pérdidas sustanciales debido a la dispersión de fonones, lo que limita las aplicaciones potenciales de este material. El equipo de investigaciónen NRL ha diseñado más del 99 por ciento de muestras isotópicamente puras de hBN, lo que significa que consisten casi por completo en isótopos de boro-10 o boro-11.
Este enfoque da como resultado una reducción dramática en las pérdidas ópticas, lo que resulta en modos ópticos que viajan hasta tres veces más lejos y persisten hasta tres veces más que el hBN natural. Estos modos vibratorios de larga duración no solo permiten avances inmediatos específicos para hBN- óptica de campo cercano y detección química, pero también proporciona un enfoque estratégico para que otros sistemas de materiales exploten y construyan sobre él.
"Controlar y manipular la luz a nanoescala, dimensiones subdifraccionales es notoriamente difícil e ineficiente", dijo Giles. "Nuestro trabajo representa un nuevo camino hacia la próxima generación de materiales y dispositivos".
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Materiales proporcionado por Laboratorio de Investigación Naval . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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