Ученые Калифорнийского университета в Ирвайне (США) и Казанского федерального университета обнаружили новый способ взаимодействия света с материей. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano.
Было определено, что фотоны обладают свойством приобретать в кремнии значительный импульс, аналогичный импульсу электронов в твердых материалах, когда они ограничены пространствами нанометрового масштаба. Хотя использованию кремния в оптоэлектронике препятствуют плохие оптические свойства, пористый и наноструктурированный кремний может производить обнаруживаемый свет после воздействия видимого излучения.
Для экспериментов исследователи изготовили в своей лаборатории образцы кремниевого стекла, прозрачность которых варьировалась от аморфной до кристаллической. Они подвергли кремниевую пленку толщиной 300 нанометров воздействию сильно сфокусированного лазерного луча.
В районах, где температура не превышала 500 градусов по Цельсию, процедура приводила к образованию однородного стекла. В областях, где температура превышала 500 градусов, образовывалось гетерогенное полупроводниковое стекло. Эта «пленка из легкого вспененного материала» позволила исследователям наблюдать, как электронные, оптические и тепловые свойства изменяются в нанометровом масштабе.
Результаты показали, что согласование импульсов электрона и фотона усиливало взаимодействие, что ранее наблюдалось лишь в случае гамма-фотонов высокой энергии в классическом комптоновском рассеянии (рассеяние фотона заряженной частицей, обычно электроном).