Способность детектировать одиночные фотоны в инфракрасном диапазоне критически важна для астрономии, квантовых технологий и медицины. Однако современные детекторы требуют сложных криогенных систем, работающих при температуре ниже 1 Кельвина, что ограничивает их применение.
Международная команда под руководством ICFO разработала решение, используя двумерные материалы, такие как двуслойный графен и гексагональный нитрид бора. Благодаря явлению бистабильности (способности системы переключаться между двумя состояниями под действием слабого сигнала) устройство регистрирует фотоны среднего ИК-диапазона при температурах около 25 К (−248 °C). Это значительно упрощает охлаждение и открывает путь к интеграции в фотонные схемы.
Эффект основан на муаровых узорах, возникающих при скручивании слоёв материала. Одиночный фотон, подобно «последней соломинке», вызывает переход системы в другое состояние, что фиксируется детектором. Хотя точный механизм пока не ясен, технология уже привлекла внимание Европейского космического агентства (ЕКА).
Работа опубликована в Science. Следующие шаги — повышение рабочей температуры и миниатюризация системы. Если успех закрепится, это может революционизировать квантовые коммуникации и астрономические наблюдения.
Однородность устройств. Источник: Science (2025). DOI: 10.1126/science.adu5329.
Дополнительная информация: Krystian Nowakowski et al, Single-photon detection enabled by negative differential conductivity in moiré superlattices, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adu5329
Источник: https://phys.org/news/2025-08-bottleneck-photon-2d-materials.html