Valon ja elektronin yhdistäen

Uusi tutkimus osoittaa, että on mahdollista luoda uusi valon muoto sitomalla valoa yhteen elektroniin, jossa sitten yhdistyy molempien ominaisuuksia.

Imperial College Londonin tutkijoiden mukaan yhteen kytketyllä valolla ja elektronilla olisi ominaisuuksia, jotka voivat johtaa piireihin, jotka toimivat valopakettien avulla eli fotoneilla elektronien sijasta.

Se mahdollistaisi myös tutkijoille mahdollisuuden tutkia kvanttifysikaalisia ilmiöitä näkyvässä mittakaavassa. Kuvassa taiteellinen näkemys loukkuuntuneesta valosta topologisen eristeen nanohiukkasen pinnalla.

Normaaleissa materiaaleissa, valo on vuorovaikuttaa suuren, materiaalin pinnalla ja sisällä olevan elektronijoukon kanssa. Teoreettista fysiikalla mallintaen valon käyttäytymistä topologisessa eristeessä tutkien havaittiin, että valo voisi olla vuorovaikutuksessa yksittäisen pinnalla olevan elektronin kanssa.

Tämä loisi kytkennän, joka yhdistää joitakin valon ja elektronin ominaisuuksia. Yleensä valo kulkee suorassa linjassa, mutta sitoutuneena elektroniin se voisi seurata materiaalin pintaa.

Normaalisti kun elektronit kulkevat materiaaleissa, kuten sähköisessä piirissä, ne pysähtyvät vikakohdan kohdalla. Nyt havaittiin, että nanohiukkasten pinnassa olevista epätäydellisyyksistä huolimatta, elektroni saattoi jatkaa kulkuaan valon tuella. Jos tämä voitaisiin mukauttaa fotonisiin piireihin, ne olisivat vakaampia ja vähemmän alttiita häiriöille ja fyysisille puutteille.

Tieteellisesti tarkemmin ottaen tutkijat osoittivat, että valon vaikutuksen alaisena yksittäinen elektroni topologisesti suojatussa pintatilassa luo pintavaraustiheyden, joka on samanlainen kuin plasma metallisessa nanohiukkasessa.

Lisäksi se voi pariutua hilavärähtelyn ja valon kanssa, mikä aiheuttaa aiemmin raportoimattoman topologisen hiukkasten polaritonitilan. Nämä vaikutukset voivat olla käyttökelpoisia plasmoniikan, onteloelektrodynamiikan ja kvantti-informaation aloilla.

Koko tutkimuspaperi, Single-electron induced surface plasmons on a topological nanoparticle'

Aiheesta aiemmin

Molekyylien ja valon sekoittaminen