Спектральная мозаика из двух слоёв экспресс
Свечение тончайшего «бутерброда» из двух полупроводниковых слоёв — селенида молибдена и селенида вольфрама — похоже на запутанную партитуру: множество узких цветных линий, которые сливаются в общий фон. Разобрать, какая линия откуда взялась, почти невозможно.
Авторы работы не стали разбирать линии по одной. Они сняли карту свечения с шагом 400 нанометров — это в сотни раз тоньше человеческого волоса. Оказалось, что всё многообразие линий складывается в три большие группы, и каждая занимает свой участок образца, как лоскутное одеяло. Размер таких участков — от 1,27 до 2,05 микрометра, а пятно света, которым освещали образец, — всего 0,85 микрометра. То есть каждая «заплатка» больше, чем луч, которым её разглядывали.
Учёные измерили семь характеристик свечения: положение главной линии, её ширину, асимметрию, «шероховатость» и другие. Оказалось, что крупный узор — расположение заплаток — и мелкая сложность внутри них связаны, но их можно изучать по отдельности. Такой двухуровневый порядок авторы называют иерархической неоднородностью: сначала крупные области, потом тонкая структура внутри.
Этот результат помогает понять, как устроены так называемые муаровые сверхрешётки — материалы, в которых два слоя слегка повёрнуты друг относительно друга, и от этого возникает новый периодический узор, как при наложении двух расчёсок с разным шагом зубьев. Свечение таких материалов важно для будущих сверхтонких источников света и квантовых устройств, где нужно точно контролировать каждый фотон.
Муаровый узор получил название от шёлковой ткани муар, на которой при переплетении нитей появляются переливающиеся волны. В физике тот же эффект возникает при наложении двух решёток с чуть разным шагом — и порождает новые, гораздо более крупные периоды.