Magneettinen materiaali voi hallita valoa

Kuvittele, että suuntaat taskulampun materiaaliin ja katsot valon taittuvan taaksepäin – tai täysin odottamattomaan suuntaan – ikään kuin uhmaisit fysiikan lakeja.

Tämä ilmiö, joka tunnetaan negatiivisena taittumisena, voisi mullistaa kuvantamisen, televiestinnän ja lukemattomia muita teknologioita. Nyt tiedemiesryhmä on onnistunut käyttämään luonnollista magneettista materiaalia nimeltä CrSBr saavuttaakseen negatiivisen taittumisen – ilman monimutkaisia keinotekoisia rakenteita.

Julkaistu tutkimus avaa oven erittäin pienille linsseille, erittäin korkean resoluution mikroskoopeille ja uudelleen konfiguroitaville optisille laitteille, joita voidaan ohjata magneeteilla.

Tutkijat käyttivät hyvin ohutta CrSBr-kerrosta, materiaalia, jolla on ainutlaatuinen magneettinen rakenne – sen magneettiset atomit järjestäytyvät eri tavoin kerrosten sisällä ja niiden välillä. Tämä magneettinen järjestys muuttaa materiaalin vuorovaikutusta valon kanssa. Kun magneettinen järjestys on aktiivinen, se aiheuttaa valon taittumisen "väärään suuntaan", mikä aiheuttaa negatiivisen taittumisen.

Ohjaamalla valoa tähän materiaaliin pienellä sirulla, tiimi vahvisti visuaalisesti valon taaksepäin taittumisen. He rakensivat myös miniatyyrimäisen "hyperlinssin" – laitteen, joka pystyy kohdistamaan valoa erittäin pieniin pisteisiin – olennainen askel tulevaisuuden tarkkaan kuvantamiseen ja tiedonkäsittelyyn.

Perinteiset materiaalit, jotka taittavat valoa tällä tavalla, ovat usein monimutkaisia ja vaikeasti hallittavia. Luonnollisten magneettisten materiaalien, kuten CrSBr:n, käyttö tarkoittaa helpompaa ja joustavampaa valon hallintaa nanotasolla. Lisäksi laite voidaan kytkeä päälle ja pois magneeteilla tai lämpötilan muutoksilla, mikä avaa tien älykkäämmille, uudelleenohjelmoitaville optisille järjestelmille.

Tämä löytö luo pohjan seuraavan sukupolven teknologioille, kuten erittäin yksityiskohtaiselle lääketieteelliselle kuvantamiselle, edistyneelle valmistukselle ja kvanttilaskennalle.

Tieteellisesti ilmaisten kyseessä on: Magneettisten järjestysten välittämä eksitoninen negatiivinen taittuminen. Se osoittaa van der Waals -magneettien eksitonit monipuoliseksi alustaksi anomaalisen valon etenemisen hallitsemiseksi nanoskaalassa.

Aiheesta aiemmin:

Valo reagoi magneettikenttään kuin elektroni

Valoa magneetin sisään