Фотонные состояния в двумерных наноструктурах и материалах

Новый всплеск в развитии современной нанофотоники связан с появлением концепции метаповерхностей. В отличие от трехмерных метаматериалов, оптические метаповехрности хорошо совместимы с современными планарными технологиями изготовления и являются мощным и универсальным инструментом для управления светом. В роли метаповерхностей могут выступать двумерные массивы нано- или микрочастиц и другие планарные диэлектрические, полупроводниковые и гибридные структуры.

Научное направление, развиваемое в лабораториях Физико-Технического Факультета, посвящено прежде всего изучению собственных поверхностных состояний метаповерхностей -- управлению дисперсией этих двумерных оптических волн, их направленному и селективному возбуждению.

Метаповерхности приобретают дополнительные функциональные возможности за счет их интеграции с двумерными материалами, такими как графен или дихалькогениды переходных металлов (TMDC). Реализация сильной связи экситона (водородоподобной связанной электрон-дырочной пары) в двумерном материале с оптическими модами метаповерхности приводит к образованию особых квазичастиц - экситон-поляритонов. Изменение геометрических и материальных параметров метаповерхности позволяет управлять пространственной дисперсией поляритонов. В свою очередь экситонная составляющая образующихся в такой системе квазичастиц приводит к гиганским нелинейным эффектам.

Такие уникальные свойства двумерных гибридных систем обеспечивают исключительную гибкость, позволяющую решать самые разные прикладные задачи, например, создание активных и пассивных элементов для энергоэффективных полностью оптических и оптоэлектронных приборов.