Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että on mahdollista luoda uusi valomuoto yhdistämällä valo yhteen elektroniin, yhdistämällä siten molempien ominaisuudet. Sidotulla valolla ja elektronilla voi olla ominaisuuksia, jotka voivat johtaa piiriin, jotka toimivat valopaketeilla - fotoneilla - elektronien sijasta, tutkimuksen suorittaneen Lontoon Imperial College -lääkärin tutkijoiden mukaan.
Se antaa tutkijoille mahdollisuuden tutkia myös kvanttifysiikan ilmiöitä, joihin osallistuu atomeja pienempiä hiukkasia.
Tavanomaisissa materiaaleissa valo on vuorovaikutuksessa monien elektronien kanssa, joita on materiaalissa ja sen sisällä. Mutta käyttämällä teoreettista fysiikkaa mallintamaan valon käyttäytymistä ja vastikään löydettyä materiaaliluokkaa, jota kutsutaan topologisiksi eristeiksi, Imperial College-tutkijat ovat huomanneet, että se voi olla vuorovaikutuksessa vain yhden pinnan elektronin kanssa.
Tämän avulla voit luoda parin, joka yhdistää valon ja elektronin ominaisuudet. Yleensä valo kulkee suorassa linjassa, mutta kun se kiinnitetään elektroniin, se seuraa polkuaan materiaalin pinnalla.
Luonto Communications -julkaisussa julkaistussa tutkimuksessa tohtori Vincenzo Giannini ja hänen kollegansa mallineivat tämän vuorovaikutuksen käyttämällä nanohiukkasia - pieni pallo, jonka halkaisija oli alle 0,00000001 metriä - topologisesta eristeestä.
Heidän mallinsa osoittivat, että aivan kuten valo ottaa elektronin ominaisuudet ja kulkee hiukkasen läpi, niin elektroni saa tietyt valon ominaisuudet. Yleensä, kun elektronit liikkuvat materiaalien läpi - esimerkiksi sähköpiirissä -, ne pysähtyvät havaitessaan vian. Mutta kuten Gianninin ryhmä osoitti, vaikka nanohiukkasten pinnalla olisi epätäydellisiä alueita, elektroni voittaisi ne silti valon avulla.
Jos tätä voidaan käyttää fotonisissa piireissä, ne ovat luotettavampia ja vähemmän alttiita hajoamiselle ja fysikaalisille vikoille.
”Tämän tutkimuksen tuloksilla on valtava vaikutus siihen, miten kuvittelemme valoa. Topologisia eristeitä on löydetty vasta viimeisen vuosikymmenen aikana, mutta ne tarjoavat meille jo uusia tutkittavaa ilmiötä ja uusia tapoja testata fysiikan tärkeitä käsitteitä”, Giannini sanoo. Ja hän lisää, että kokeissa mallinnetut ilmiöt voidaan havaita nykyaikaisella tekniikalla, ja hänen ryhmänsä työskentelee jo kokeellisten fyysikkojen kanssa tämän toteuttamiseksi.
Mainosvideo:
Hän uskoo, että prosessia, joka johtaa uuden valomuodon luomiseen, voidaan skaalata niin, että sellaisia ilmiöitä on paljon helpompi havaita. Tällä hetkellä kvantti-ilmiöt voidaan nähdä vain tutkimalla hyvin pieniä tai jäähdytettyjä esineitä, mutta viimeisin läpimurto voi antaa tutkijoille mahdollisuuden tutkia näitä käytöksiä huoneenlämmössä.
ILYA KHEL