Nedávný výzkum ukázal, že je možné vytvořit novou formu světla spojením světla s jedním elektronem, čímž se kombinují vlastnosti obou. Vázané světlo a elektron mohou mít vlastnosti, které by mohly vést k obvodům, které pracují s pakety světla - fotony - místo elektronů, tvrdí vědci z Imperial College London, kteří studii provedli.
Umožní také vědcům studovat kvantové fyzikální jevy, kterých se týkají částice menší než atomy.
V konvenčních materiálech světlo interaguje s řadou elektronů přítomných na a uvnitř materiálu. Ale pomocí teoretické fyziky modelovali chování světla a nově objevenou třídu materiálů známých jako topologické izolátory, vědci z Imperial College přišli na to, že může interagovat pouze s jedním elektronem na povrchu.
To vám umožní vytvořit pár, který kombinuje vlastnosti světla a elektronů. Obvykle světlo cestuje po přímce, ale když je připojeno k elektronu, bude sledovat svou cestu na povrchu materiálu.
Ve studii zveřejněné v časopisu Nature Communications Dr. Vincenzo Giannini a jeho kolegové modelovali tuto interakci pomocí nanočástice - malé koule o průměru menším než 0,00000001 metrů - z topologického izolátoru.
Jejich modely ukázaly, že stejně jako světlo přebírá vlastnosti elektronu a prochází částicí, tak elektron přebírá některé vlastnosti světla. Když se elektrony pohybují materiálem - například v elektrickém obvodu - obvykle se zastaví, když narazí na vadu. Ale jak Gianniniho skupina ukázala, i kdyby na povrchu nanočástice byly nedokonalé oblasti, elektron by je stále překonával pomocí světla.
Pokud to lze aplikovat na fotonické obvody, budou spolehlivější a méně náchylné k degradaci a fyzickým defektům.
„Výsledky tohoto výzkumu budou mít obrovský dopad na to, jak si představujeme světlo. Topologické izolátory byly objeveny teprve v posledním desetiletí, ale již nám poskytují nové fenomény ke studiu a nové způsoby testování důležitých konceptů ve fyzice, “říká Giannini. Dodává, že jevy, které modeloval v experimentech, lze pozorovat pomocí moderní technologie a jeho skupina již pracuje s experimentálními fyziky na realizaci tohoto.
Propagační video:
Domnívá se, že proces, který vede k vytvoření nové formy světla, může být upraven tak, aby byl tento jev mnohem snáze pozorovatelný. V současné době lze kvantové jevy vidět pouze studiem velmi malých předmětů nebo podchlazených objektů, ale nejnovější průlom může vědcům umožnit studovat toto chování při pokojové teplotě.
ILYA KHEL