Synteettinen magnetismi ohjailee valoa

Stanfordin yliopiston fysiikan ja tekniikan tutkijat ovat demonstroineet laitetta, joka tuottaa synteettistä magnetismia jolla ohjaillaan fotoneja samaan tapaan kuin magneeteilla elektroneja.

Koska fotoneilta puuttuu sähköinen varaus, magneettisuus ei normaalisti vaikuta niihin. Saavutus voisikin tuottaa uudenlaisia nanomittakaavan sovelluksia, jotka toimivat valolla eikä sähköllä.

Nature Photonics -lehdessä työryhmä esittelee luomansa laitteen, joka kesyttää fotonien kulun synteettisellä magnetismilla. Samalla prosessi rikkoo fysiikan keskeistä lakia, joka tunnetaan valon ja ajan suunnanvaihtona.

Stanfordin ratkaisu hyödyntää alan uusimpia tutkimuksia fotonikiteistä eli materiaaleja, jotka voivat rajoittaa ja vapauttaa fotoneja.

Tutkijoiden laite koostuu piihin kaiverretuista pienten onkaloiden ruudukosta eli muodostaa fotonikiteen. Sähkövirran avulla tutkijat voivat hallita fotonikidettä syntetisoimaan magnetismia ja käyttämään virtuaalista voimaa fotoneihin. Fotonien liikeratoja säädellään myös manipuloimalla järjestelmään tulevien fotonien nopeutta.

Insinööreille, uusii ilmiö tarkoittaa, että fotonilla on eteenpäin liikkuessaan erilaiset ominaisuudet kuin taaksepäin kulkiessa. Tekniikan avulla voidaan esimerkiksi estää valon kulkeminen taaksepäin eliminoimaan heijastuksia.

Uusi laite ratkaissee ainakin yhden merkittävän haitan nykyisissä valokaapeleissa toimivissa fotonijärjestelmissä. Fotonien taipumus kääntyä vastasuuntaan näissä järjestelmissä aiheuttaa heijastuksen muodossa kohinaa, joka tunnetaan takaisinsirontana.

Tutkijat uskovat järjestelmällä voitavan demonstroida myös uudenlaisia sirujen sisäisiä valopohjaisia tiedonsiirron sovelluksia.