Китайские физики построили теорию, описывающую процесс генерации старших гармоник при облучении графена интенсивным лазерным полем с учетом влияния на атомы их дальних соседей. Расчеты ученых показали, что в этом случае атомы третьей координационной сферы во многом формируют ориентационную чувствительность генерации.

Исследование опубликовано в Physical Review A.

С развитием лазерных технологий нелинейная оптика вышла на новый уровень благодаря существенному росту достигаемой интенсивности. Рекордным на сегодняшний день значением интенсивности считается величина 1023 ватт на квадратный сантиметр, полученная недавно южнокорейскими физиками. Теоретики утверждают, что при такой интенсивности станет возможным наблюдение эффектов вакуумной нелинейности, включая генерацию старших гармоник и рождение электрон-позитронных пар.

В газах и твердых телах генерация старших гармоник наблюдается экспериментально уже несколько лет. В последнем случае ее угловая зависимость несет структурную информацию о кристалле. Особый интерес при этом представляет графен, как носитель необычных оптических свойств.

На сегодняшний день существует несколько пионерских исследований генерации старших гармоник в графене, но все они основываются на простой модели, учитывающей взаимодействие атомов только с ближайшими соседями. Вместе с тем рост интенсивности излучения, используемого для экспериментального исследования нелинейных эффектов, должен вовлекать во взаимодействие атомы с более удаленных координационных оболочек.

Учесть влияние других оболочек смогли китайские теоретики из Хуачжунского университета науки и технологии при участии Пэйсян Лу (Peixiang Lu).