Почему именно экситоны так привлекательны для исследователей? Во-первых, эти квазичастицы демонстрируют одновременно квантовые и классические физические эффекты, которые чрезвычайно полезны для современных электронных/оптических устройств. Во-вторых, экситоника, новая и перспективная научная область, в которой используются свет и напряжение для управления состояниями экситонов в полупроводниках и слоистых структурах, подогревает интерес ученых.
Однако есть определенная сложность: экситоны очень нестабильны. Они быстро разрушаются при комнатных температурах, а также из-за несовершенств материалов, в которых они возникают. Но существует очень большой класс материалов, который может помочь ученым справиться с этим обстоятельством — металлоорганические кристаллы. В некоторых из них экситоны существуют при обычных условиях, оставаясь стабильными и пригодными для разных манипуляций. Однако искать подходящие кристаллы весьма непросто, потому что их разнообразие велико, а устройство каждого таково, что в каждой элементарной ячейке находится до 100 атомов. При таких условиях обычными методами теоретической физики найти и тем более описать экситонные состояния — очень непростая работа.
«Не нужно далеко ходить, чтобы понять, какие проблемы может решить эффективное управление экситонами при обычных условиях. Мы сможем намного быстрее записывать и обрабатывать оптическую информацию и укомплектовывать большие объемы данных в маленькие носители. Лазеры и транзисторы станут еще меньше и компактнее. В конце концов, мы можем получить логические оптические элементы. Уверен, что в этой области у нас обязательно будут прорывные результаты и отличные публикации», — отмечает Валентин Миличко.
Как добавляет ученый, работа над исследованием подразумевает работу с зарубежными партнерами (Universität Leipzig, Technische Universiteit Eindhoven). Это особенно важно по той причине, что некоторые эксперименты будут сложны в реализации. При этом большую часть работы ученые проведут на уникальном оборудовании Центра нанофотоники и метаматериалов, а также на базе дружественных кафедр Университета ИТМО, среди которых кафедра оптической физики и современного естествознания и лаборатория SCAMT. Кроме того, работать с Валентином Миличко будут два магистранта кафедры нанофотоники и метаматериалов.
Исследователь не скрывает, что конкуренция в области управления экситонами при комнатной температуре очень высока. Это направление исследования бурно развивается, а подходов к решению проблемы масса: одни научные группы идут по пути исследования двумерных неорганических слоистых материалов, другие исследуют органические тонкие кристаллы. На кафедре нанофотоники и метаматериалов уверены, что смогут достичь успеха в изучении кристаллов, сочетающих в себе плюсы органических и неорганических элементов. К слову, металлорганические кристаллы уже нашли свое применение в разработке солнечных батарей и газосорбции.
