Физики из России, Сингапура и стран Европы выяснили, что двумерные пленки из соединений рения и серы, а также рения и селена уникальным образом преломляют и поглощают свет, что позволяет использовать их для гибкого управления направлением движения света и манипуляций другими его характеристиками. Выводы ученых опубликованы в статье в научном журнале Nature Communications.

«Уникальные оптические свойства дисульфида рения и диселенида рения позволяют создавать при их помощи различные интересные оптические феномены, в том числе отрицательное преломление и так называемые суперпризмы, необычно сильно отклоняющие свет при небольших переменах в угле его падения. Это делает данные материалы особенно гибкой основой для создания новых оптических приборов», – пишут исследователи.

Открытие совершила группа российских и зарубежных физиков под руководством нобелевского лауреата Константина Новоселова, который занимает должность профессора Национального университета Сингапура. Исследователи уже много лет изучают свойства перспективных двумерных материалов, похожих по структуре на графен, двумерную форму углерода, за открытие которой Новоселов и Андрей Гейм получили Нобелевскую премию 2010 года.

Недавно ученым удалось создать двумерные аналоги графена, состоящие из атомов редкоземельного металла рения, а также серы или селена. Последующее изучение свойств одиночных пленок из диселенида и дисульфида рения, а также кристаллов из многослойных «стопок» из подобных структур, указало на наличие у них уникальной оптической характеристики, которая не свойственна всем другим трехмерным и двумерным материалам.

Как обнаружили физики, положение оптических осей этих материалов значительным образом сдвигается в зависимости от того, какой длиной обладают падающие на них волны, что сильно влияет на то, как эти материалы преломляют и поглощают свет. Это совершенно не характерно для всех других кристаллов и двумерных материалов, относительное положение оптических осей которых всегда остается постоянным.

Эта уникальная особенность созданных исследователями материалов позволяет использовать их для управления характером и направлением движением света, а также создания новых классов оптических приборов с экзотическими свойствами. В частности, ученые ожидают, что их разработка станет основой для нового поколения биохимических сенсоров, которые будут значительно дешевле и функциональнее уже существующих систем такого рода.