Физики из Швейцарии, Германии и США зарегистрировали эффект Фарадея в одно- и многослойном графене, сообщает «Компьюлента» со ссылкой на публикацию в Nature Physics.

Суть этого магнитооптического эффекта заключается в том, что прохождение линейно поляризованного света через вещество, находящееся в магнитном поле, приводит к вращению плоскости поляризации. Объяснить его можно так: во внешнем поле показатели преломления для циркулярно право- и левополяризованного света становятся различными, и при попадании исходного излучения в среду две его поляризованные составляющие распространяются с разными фазовыми скоростями. Это и приводит к наблюдаемому вращению плоскости поляризации на некоторый угол, линейно зависящий, как несложно догадаться, от длины пути излучения.

Поскольку графен — моноатомный слой углерода — можно считать предельно тонким материалом, изучать эффект Фарадея в нем авторы не планировали, собираясь вместо этого измерять характеристики квантового эффекта Холла с использованием ИК-излучения. В эксперименте свет пропускался через поляризационный фильтр, полученный линейно поляризованный пучок направлялся на графен, проходил через еще один фильтр и попадал на детектор. Система была настроена так, чтобы без вращения плоскости поляризации на детектор не приходило ничего.

Мы не надеялись увидеть заметное вращение в графене, — говорит руководитель исследования Алексей Кузьменко из Университета Женевы. — Предполагалось, что угол вращения составит около 0,01 радиана, но на деле он оказался равен 0,1 радиана [~6˚]». По величине угла в пересчете на один слой атомов графен опередил всех своих полупроводниковых «соперников».

Эффект Фарадея и родственный ему магнитооптический эффект Керра находят применение в оптической связи, устройствах хранения информации, вычислительных системах, — напоминает сотрудник Кембриджского университета Андреа Феррари, не принимавший участия в работе. — Обнаруженные коллегами свойства графена дают возможность создавать уникальные устройства». На практике, впрочем, нужны довольно большие углы вращения плоскости поляризации (45˚), для получения которых потребуется около 10 слоев графена. Материал поглощает инфракрасное излучение, что приведет к заметному ослаблению сигнала в готовых устройствах — к примеру, оптических диодах.

По материалам: