Гибридные нелинейные эффекты в фотонных интегральных схемах

Современные фотонные чипы позволяют размещать сложные оптические функции на устройствах размером меньше ногтя. Они все чаще используются для генерации, управления и измерения света в самых разных областях применения, от связи до сенсорики. Однако большинство таких чипов используют один и тот же материал для выполнения основной работы, что ограничивает диапазон оптических эффектов, которые они могут производить. В данной работе учёные продемонстрировали другой подход: использование двух материалов для совместной работы. Как сообщается в журнале Advanced Photonics, физики объединили два нелинейных оптических эффекта, которые обычно возникают по отдельности. В их устройстве было использовано ядро из нитрида кремния для генерации оптических частотных гребенок, в то время как окружающий слой диоксида кремния производил рамановское рассеяние. Объединив преимущества обоих материалов, команда создала новый тип интегрированного фотонного устройства, способного генерировать широкий диапазон частот света на одном чипе.

Получены первые прямые доказательства существования топологического состояния Флоке

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, представлены первые прямые экспериментальные доказательства существования топологического состояния Флоке — новой светоиндуцированной фазы материи, которая до сих пор существовала только на бумаге и в моделировании. Топологические изоляторы могут проводить электричество по своей поверхности, оставаясь при этом изоляторами по всему объему. Физики годами разрабатывали технологию Флоке — метод, использующий интенсивные, быстро осциллирующие световые поля для временного изменения электронной структуры материала. Сочетание этих двух идей казалось естественным следующим шагом: использовать свет, чтобы по требованию заставить обычный материал вести себя как топологический изолятор. В эксперименте был использован теллурид олова (SnTe).

Скрученный лазерный свет позволяет различать зеркально симметричные молекулы по количеству её фрагментов

Учёные из Института фундаментальных исследований Тата Индийского технологического института в Бомбее и Индийского технологического института в Хайдарабаде показали, как сам свет может быть сконструирован таким образом, чтобы вести себя как нитевидный зонд, избирательно взаимодействуя с молекулами в зависимости от их хиральности. Работа, опубликованная в журнале Science Advances, показывает, что свет может принимать не только вращательную форму, но и закручиваться при распространении. Когда такой закрученный свет взаимодействует с хиральными молекулами, результат существенно зависит от того, насколько "закручивание" света соответствует внутренней хиральности молекулы.

Влияние DMR на снижение сопротивления обтекаемого тела, измеренное с помощью системы магнитной подвески и балансировки

Более 80 лет в гидродинамике существовал фундаментальный принцип, согласно которому более гладкие поверхности создают меньшее аэродинамическое сопротивление. Однако исследовательская группа под руководством доцента Айко Якено из Института гидродинамики Университета Тохоку опровергла это давнее предположение. Применив распределенную микрошероховатость (DMR) — нерегулярные микромасштабные текстуры поверхности — к тестовой модели, команда впервые в мире экспериментально продемонстрировала снижение аэродинамического сопротивления до 43,6%. Работа опубликована в журнале Journal of Fluid Mechanics.

Выровненные частицы графита обеспечивают стабильную левитацию над магнитами

В ходе этого эксперимента команда успешно создала гибридное вещество на основе графита, в котором частицы одновременно изолированы и выровнены. При проверке его диамагнетизма пластина продемонстрировала стабильную левитацию над постоянными магнитами. Подавление электропроводности графита позволило пластине колебаться в течение длительного времени, напоминая миниатюрный летающий ковер. Исследование опубликовано в журнале Analysis & Sensing.

Двухзонная сверхпроводимость в многослойных NbSe₂ и TaS₂

Один из наиболее широко изученных сверхпроводников, диселенид ниобия (NbSe₂), казался довольно простым в разделении на несколько атомных слоев. Эксперименты показали, что он ведет себя как сверхпроводник с единственной энергетической щелью. Однако учёные подозревали, что за этим кроется нечто большее. Используя туннельную спектроскопию, было обнаружено, что материал ведет себя вовсе не как простой сверхпроводник одного порядка — он скрывает два разных сверхпроводящих порядка, которые взаимодействуют настолько сильно, что кажутся одним целым. Такое же скрытое поведение было обнаружено и в другом близкородственном материале, TaS₂. Работа была опубликована в журнале Physical Review Letters.

Полностью оптическое управление антиферромагнитными доменами посредством обратного оптического магнитоэлектрического эффекта

Немецко-японская исследовательская группа из Аугсбургского университета совершила значительный прорыв в использовании антиферромагнетиков. Впервые удалось записать магнитную информацию, используя только сверхкороткие лазерные импульсы — без необходимости применения электрических токов или магнитных полей. Физик-экспериментатор  Иштван Кезмарки и его команда разработали метод, в котором для управления используется не поляризация света, а направление его распространения (импульс). Благодаря целенаправленному облучению можно переключаться между различными магнитными состояниями и записывать информацию. Более того, эту информацию можно считывать и чисто оптическими средствами. Статья опубликована в журнале Nature Materials.

Сверхбыстрая сканирующая туннельная микроскопия впервые достигает квантово-механического пространственно-временного предела

Физики обнаружили, что местоположение и временная эволюция электрона не могут быть измерены одновременно с произвольной точностью. Этот так называемый пространственно-временной предел имеет важное значение для будущих применений. Работа опубликована в журнале Nature Photonics.

Эксперимент опровергает представления о том, как на самом деле ведут себя электроны в теплой плотной материи

В теплой плотной материи плотность электронов колеблется. Эти коллективные колебания называются плазмонами. Они несут важную информацию и могут наблюдаться с помощью рентгеновских лучей, в результате чего образуются спектры рассеяния — абстрактные изображения, регистрируемые детектором. Во многих экспериментах эти спектры интерпретируются с использованием упрощенных моделей однородного электронного газа. Однако новые измерения показывают, что для теплого плотного алюминия эти модели постоянно переоценивают энергию плазмона примерно на 25% (около 8 электронвольт) и не воспроизводят полную измеренную форму сигнала. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Определён верхний предел удельного сопротивления чистого металла

Группа исследователей из Университета Торонто, Высшей нормальной школы в Париже и Университета Лихай в Пенсильвании изучила ультрахолодные атомы калия, охлажденные почти до абсолютного нуля. Они обнаружили, что при увеличении скорости столкновений атомов результирующее сопротивление в конечном итоге перестает расти, что дает новое понимание причин удельного сопротивления на микроскопическом уровне. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.