В обычной лампочке свет рождается, когда электрон и дырка встречаются. В новом материале их намеренно разводят в стороны, как будто ставят между ними турникет на станции метро. Этот турникет — встроенное электрическое поле, которое появляется из-за того, что атомы серы и селена в кристалле сидят несимметрично: сера сверху, селен снизу.
Такой кристалл — сплав MoSSe, выращенный из газовой смеси. Его плёнку толщиной в один атом проверили сразу несколькими способами: микроскопом, который чувствует электрическое поле, и лазером, который видит, как материал искажает свет. Всё подтвердило: поле есть, и оно работает как разделитель зарядов. Когда свет попадает в плёнку, электрон уходит в одну сторону, а дырка — в другую. Им требуется больше времени, чтобы снова встретиться и погасить друг друга.
Для фотодетектора это как дать кассиру больше времени обработать каждого покупателя до закрытия кассы. Прибор успевает собрать больше заряда с каждого фотона света, поэтому чувствительность растёт. А если добавить эффект фотозатвора — когда один луч света управляет током от другого, — детектор можно переключать из медленного режима в быстрый, как коробку передач.
Этот материал не просто ловит свет — он сам помогает зарядам разойтись. В будущем такие полярные плёнки могут сделать камеры ночного видения дешевле, а оптоволоконную связь — быстрее.
Сплав MoSSe — это три слоя атомов: молибден посередине, сера сверху, селен снизу. Толщина всей конструкции — меньше нанометра, но электрическое поле в ней сравнимо с полем в конденсаторе.
В романе «Солярис» Станислава Лема океан планеты разделял волны и частицы, управляя светом. Сплав MoSSe делает похожее на атомном уровне — только без загадочного разума.