Forskare skapar Einstein på en kristall med bara ljus – varför inte?

Forskare från XPANCEO Emerging Technologies Research Center, i samarbete med Nobelpristagaren professor Konstantin Novoselov, har upptäckt att den kristallina van der Waals-halvledaren arseniktrisulfid (As2S3) uppvisar en anmärkningsvärt stark fotorefraktiv effekt. Detta innebär att lågintensivt ultraviolett ljus permanent kan förändra dess brytningsindex – med upp till Δn ≈ 0,3, en förändring som överträffar de i klassiska material som BaTiO3 eller LiNbO3 – utan att behöva dyra renrum eller flotta femtosekundslasrar.

Denna egenskap gör att optiska funktioner direkt kan 'skrivas' in i materialet, ett praktiskt knep för att skapa de små strukturerna i telekomsystem, kompakta optiska komponenter för sensorer och hologramliknande funktioner för säkerhet. Effekten är så kraftfull på nanoskalan att den kan skapa unika, svåra att kopiera 'optiska fingeravtryck', idealiska för anti-förfalskning.

För att demonstrera denna precision använde teamet en standardlaser för att etsa ett mikroskopiskt porträtt av Albert Einstein på ett tunt stycke As2S3, med punkter med bara 700 nanometer mellanrum. De har till och med pressat upplösningen till ~50 000 punkter per tum (cirka 500 nanometer mellan punkterna), vilket producerar mönster med stark optisk kontrast tack vare de ljusinducerade förändringarna.

Utöver bara mönsterskapande gör exponering för ljus att As2S3 fysiskt expanderar med upp till 5%, vilket möjliggör direkt bildning av optiska strukturer som mikrolinser och diffraktionsgitter på dess yta. Detta är avgörande för att utveckla komponenter som breda synfältsvägledare för förstärkt verklighetsglasögon och smarta kontaktlinser.

Valentyn Volkov, grundare och CTO på XPANCEO, noterade att upptäckten av sådana känsliga naturliga kristaller ger de 'väsentliga byggstenarna' för en ny generation av ljusdriven teknologi, vilket driver fotoniken framåt från sina elektriska rötter. Materialets responsivitet gör det också lovande för fotoniska kretsar och nanoskaliga sensorer, vilket markerar ett betydande steg i att manipulera ljus för nästa generationsteknik.