Cercetări recente au arătat că este posibil să se creeze o nouă formă de lumină prin conectarea luminii la un electron, combinând astfel proprietățile ambelor. Lumina legată și un electron pot avea proprietăți care conduc la circuite care funcționează cu pachete de lumină - fotoni - în loc de electroni, potrivit oamenilor de știință de la Imperial College London, care a efectuat studiul.
De asemenea, va permite oamenilor de știință să studieze fenomenele fizicii cuantice în care sunt implicate particule mai mici decât atomii.
În materialele convenționale, lumina interacționează cu o varietate de electroni prezenți pe și în interiorul materialului. Însă folosind fizica teoretică pentru a modela comportamentul luminii și o clasă recent descoperită de materiale cunoscute sub denumirea de izolatori topologici, cercetătorii de la Imperial College au descoperit că poate interacționa cu un singur electron de la suprafață.
Acest lucru vă permite să creați o pereche care combină proprietățile luminii și electronilor. De obicei, lumina călătorește în linie dreaptă, dar atunci când este atașată de un electron, își va urma calea pe suprafața materialului.
Într-un studiu publicat în Nature Communications, Dr. Vincenzo Giannini și colegii săi au modelat o astfel de interacțiune folosind o nanoparticula - o bilă mică cu mai puțin de 0,00000001 metri în diametru - dintr-un izolator topologic.
Modelele lor au arătat că la fel cum lumina preia proprietățile unui electron și trece printr-o particulă, la fel un electron preia unele proprietăți ale luminii. De obicei, când electronii se deplasează prin materiale - de exemplu, într-un circuit electric - se opresc atunci când întâlnesc un defect. Dar așa cum a arătat grupul lui Giannini, chiar dacă ar exista zone imperfecte pe suprafața nanoparticulei, electronul le-ar depăși în continuare cu ajutorul luminii.
Dacă acest lucru poate fi aplicat circuitelor fotonice, acestea vor fi mai fiabile și mai puțin predispuse la degradare și defecte fizice.
„Rezultatele acestei cercetări vor avea un impact imens asupra modului în care ne imaginăm lumina. Izolatorii topologici au fost descoperiți doar în ultimul deceniu, dar ne oferă deja noi fenomene de studiu și noi modalități de testare a conceptelor importante în fizică”, spune Giannini. Și el adaugă că fenomenele pe care le-a modelat în experimente pot fi observate folosind tehnologia modernă, iar grupul său lucrează deja cu fizicieni experimentali pentru a pune în aplicare acest lucru.
Video promotional:
El consideră că procesul care duce la crearea unei noi forme de lumină poate fi scalat pentru a face astfel de fenomene mult mai ușor de observat. În prezent, fenomenele cuantice pot fi văzute doar studiind obiecte foarte mici sau obiecte suprapuse, dar cea mai recentă descoperire poate permite oamenilor de știință să studieze aceste comportamente la temperatura camerei.
ILYA KHEL
