Göteborgilaisen Chalmersin yliopiston tutkijat ovat löytäneet täysin uuden tavan, jolla kaapata, vahvistaa ja linkittää valoa aineeseen nanotasolla. Atomisen ohuista materiaalista kootulla materiaalilla he ovat onnistuneet luomaan sellaisen takaisinkytkentäsilmukan, jossa valo ja materiaali muodostuvat yhdeksi.
Nature Nanotechnology -lehdessä äskettäin julkaistu löytö avaa uusia mahdollisuuksia nanofotoniikan maailmaan. Chalmersin tutkijoiden innovatiivinen "valorasia" tekee valon ja aineen väliset vaihtelut niin nopeasti, että näiden kahden tilan välillä ei ole enää eroa. Valosta ja aineesta tulee näin yksi ja sama.
- Olemme luoneet hybridin, joka koostuu toisiaan vastaavista osista valoa ja ainetta. Konsepti avaa täysin uusia ovia sekä perustutkimukseen että sovelluksiin nanofotoniikassa, sanoo Chalmersin fysiikan laitoksen tutkija Ruggero Verre.
Löytö syntyi, kun Verre ja hänen kollegansa yhdistivät kaksi eri konseptia uudella tavalla. Yhden kollegan tutkimusryhmä työskentelee nanoantennien parissa, jotka voivat kaapata ja vahvistaa valoa tehokkaimmin. Toinen tiimi on tutkinut atomisesti ohutta TMDC-materiaalia ja niistä pinottu kaksiulotteinen materiaalirakenne yhdistettiin antennikonseptiin.
Tutkijat käyttivät volframidisulfidia uudella tavalla. Luomalla pienen resonanssirakenteen, he pystyivät saamaan valon ja aineen vuorovaikuttamaan rakenteen sisällä.
Resonanssirakenne varmistaa, että valo siepataan ja se heijastelee tietyllä "sävyllä" materiaalin sisällä. Tämä varmistaa, että valoenergia voidaan siirtää tehokkaasti TMDC-materiaalista elektroneihin ja takaisin.
Tekniikan avulla pinotut atomisesti ohuet materiaalit voidaan nanotasolla rakentaa pieniksi optisiksi resonaattoreiksi, mikä on erittäin kiinnostava fotonisten sovellusten kannalta, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa. Valo-aineen vuorovaikutuksen manipulointi avaa ominaisuuksia myös kvantti-informaation tallennukseen ja tietojenkäsittelyyn.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 17.6.2019
