Свет, проходя через оконное стекло, преломляется одинаково во всех направлениях. Но в тонких слоистых кристаллах всё иначе: свет, идущий вдоль слоёв, видит материал иначе, чем свет, идущий поперёк. Это как если бы лист бумаги был прозрачным, но по-разному пропускал свет, направленный вдоль волокон и поперёк.

Такое поведение называется оптической анизотропией, и оно особенно сильно проявляется в двумерных материалах — кристаллах толщиной в несколько атомных слоёв. Внутри слоя атомы связаны прочными ковалентными связями, как плотно сцепленные доски, а между слоями действуют слабые силы Ван-дер-Ваальса, как листы бумаги, лежащие друг на друге. Из-за этой разницы свет «чувствует» структуру по-разному в зависимости от направления.

Учёные измерили показатели преломления для двух таких материалов: γ-InSe (селенид индия) и ε-GaSe (селенид галлия). Оказалось, что оба материала обладают умеренной оптической анизотропией, а их особые возбуждённые состояния — экситоны, ориентированные поперёк слоёв, — заметно влияют на преломление света в этом направлении.

Знание точных значений показателей преломления позволяет точно моделировать поведение света в таких материалах. Это открывает путь к созданию сверхкомпактных оптических устройств: поляризаторов, датчиков поляризации и источников поляризованного света. Такие устройства могут быть тоньше человеческого волоса и найти применение в телекоммуникациях, дисплеях и сенсорах.