Група вчених з Массачусетського технологічного інституту, об’єднавши графен з іншим матеріалом, що має подібну кристалічну структуру, виготовила гібридний матеріал, використання якого дозволяє отримати високий рівень контролю над поширенням хвиль світла. І така технологія може виявитися вельми корисною в багатьох областях, включаючи область оптичних комунікацій, високоефективних обчислень, в яких світло використовується для передачі інформації в межах одного кристала чіпа.Нагадаємо нашим читачам, що графен — це особлива форма вуглецю, кристалічна решітка якого має одноатомну товщину. Завдяки цьому графен є надзвичайно міцним, володіє високою електричною провідністю і рядом інших унікальних характеристик, що роблять його перспективним матеріалом для електроніки та інших областей. А тепер, дослідники Массачусетського технологічного інституту продемонстрували потенціал графена для його використання в оптиці та оптоелектроніці.Створюючи новий гібридний матеріал, дослідники нанесли шар графену зверху шару іншого матеріалу, відомого як гексагональний нітрид бору (hexagonal boron nitride, hBN), кристалічна решітка якого, подібно кристалічній решітці графена, має одноатомную товщину і складається з шестикутних комірок.Незважаючи на те, що два матеріали мають схожу кристалічну структуру, вони взаємодіють зі світлом абсолютно по-різному. Коли фотон світла вдаряє в поверхню нітриду бору, то виникають квазічастинки, звані фононами, які являють собою кванти коливального руху атомів у кристалічній решітці. При взаємодії світла з поверхнею графена виникають плазмони — квазічастинки, що складаються з квантів коливань вільних електронів на поверхні матеріалу. Комбінація двох різних матеріалів дозволяє зловити резонанс взаємодії фононів та плазмонів, що в свою чергу дозволяє управляти падаючим на матеріал світлом.В залежності від електричного потенціалу, прикладеного до слоїв гібридного матеріалу, він може повністю блокувати проходження світла через нього або забезпечити досить незвичайні умови розповсюдження світла, що дозволяють направляти хвилі строго в заданому напрямку. Крім цього, за певних умов матеріал здатний пропускати лише світло зі строго визначеною довжиною хвилі.Основним використанням нового гібридного матеріалу стануть пристрої, що забезпечують високоефективний перехід від оптичних до електронних компонентів схем і навпаки. Крім цього, з такого матеріалу можна виготовляти маленькі оптичні хвилеводи, ширина яких буде складати близько 20 нанометрів і які без зусиль можуть бути інтегровані на кристали звичайних напівпровідникових чіпів, роблячи їх більш високопродуктивними і менш вимогливими з точки зору кількості споживаної електричної енергії.