Οι ερευνητές ανακοινώνουν την ανακάλυψη φωτονίων-φωνονίων

Νέα έρευνα από την ομάδα του City College της Νέας Υόρκης αποκάλυψε έναν νέο τρόπο συνδυασμού δύο διαφορετικών καταστάσεων ύλης. Για πρώτη φορά, τα τοπολογικά φωτόνια – το φως – συνδυάστηκαν με κραδασμούς πλέγματος, γνωστά και ως φωνόνια, για να χειριστούν τη διάδοσή τους με ισχυρό και ελεγχόμενο τρόπο.

Η μελέτη χρησιμοποίησε τοπολογική φωτονική, μια αναδυόμενη τάση στη φωτονική που εκμεταλλεύεται τις θεμελιώδεις ιδέες του μαθηματικού πεδίου της τοπολογίας σχετικά με διατηρημένες ποσότητες – τοπολογικές αναλλοίωτες – που παραμένουν σταθερές κατά την αλλαγή τμημάτων ενός γεωμετρικού αντικειμένου υπό συνεχείς παραμορφώσεις. Ένα από τα πιο απλά παραδείγματα τέτοιων σταθερών είναι ο αριθμός των οπών, ο οποίος, για παράδειγμα, καθιστά το ντόνατ και το κύπελλο ισοδύναμα από τοπολογικής άποψης. Οι τοπολογικές ιδιότητες προσδίδουν φωτόνια με χειρομορφία, όταν τα φωτόνια περιστρέφονται κατά τη διάρκεια της διάδοσής τους, με αποτέλεσμα μοναδικές και απροσδόκητες ιδιότητες, όπως ανθεκτικότητα σε ελαττώματα και μονοκατευθυντική διάδοση κατά μήκος διεπαφών μεταξύ τοπολογικά διακριτών υλικών. Χάρη στις αλληλεπιδράσεις με τις δονήσεις στους κρυστάλλους, αυτά τα ελικοειδή φωτόνια καναλιού μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν υπέρυθρο φως με κραδασμούς.

Οι συνέπειες αυτής της εργασίας είναι ευρείες, επιτρέποντας κυρίως στους ερευνητές να αναπτύξουν ένα φασματόμετρο Raman, το οποίο χρησιμοποιείται για να καθορίσει τα πρότυπα των δονήσεων των μορίων. Η έρευνα υπόσχεται επίσης στον τομέα της δονητικής φασματοσκοπίας – γνωστή και ως φασματόμετρο υπερύθρων– που μετρά την αλληλεπίδραση της υπέρυθρης ακτινοβολίας με την ύλη μέσω απορρόφησης, εκπομπής ή ανάκλασης. Αυτό μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για μελέτη, ταυτοποίηση και χαρακτηρισμό ΧημικάΤο

«Συνδέουμε τα ελικοειδή φωτόνια με τριχοειδείς δονήσεις σε ένα εξαγωνικό νιτρίδιο βορίουΗ δημιουργία ενός νέου υβριδικού υλικού αναφέρεται ως phonon-polaritons, δήλωσε ο Alexander Khanikev, επικεφαλής συγγραφέας και φυσικός που συνδέεται με το Grove School of Engineering στη Νέα Υόρκη. ένα φως Και οι μισές δονήσεις. Δεδομένου ότι το υπέρυθρο φως και οι δονήσεις πλέγματος σχετίζονται με τη θερμότητα, δημιουργήσαμε νέα κανάλια για τη διάδοση του φωτός και της θερμότητας μαζί. Κανονικά, οι δονήσεις του αμφιβληστροειδούς είναι πολύ δύσκολο να ελεγχθούν και η κατεύθυνσή τους γύρω από ελαττώματα και αιχμηρές γωνίες ήταν αδύνατη στο παρελθόν ».

Η νέα μεθοδολογία μπορεί επίσης να εφαρμόσει διανυσματική μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία, μια μορφή μεταφοράς ενέργειας κατά την οποία η θερμότητα διαχέεται μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Ο Δρ Sriram Gudala, μεταδιδακτορικός ερευνητής στην ομάδα του καθηγητή Khanekiv και πρώτος συγγραφέας του χειρογράφου προστέθηκε. “Αυτή η μέθοδος μας επιτρέπει επίσης να αλλάξουμε την κατεύθυνση διάδοσης των δονήσεων κατά μήκος αυτών των καναλιών, προς τα εμπρός ή προς τα πίσω, απλώς αλλάζοντας την πόλωση της προσπίπτουσας δέσμης λέιζερ. Είναι ενδιαφέρον ότι με τη διάδοση των φωνον-πολωνιτών, οι δονήσεις περιστρέφονται επίσης μαζί με ηλεκτρικό ρεύμα με αυτόν τον τρόπο Ολοκαίνουργιο για να κατευθύνει και να περιστρέφει τους κραδασμούς του αμφιβληστροειδούς, καθιστώντας το επίσης ελικοειδές ».

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό με τίτλο “Topological Phonon-Polariton Transformation at Surface-Infrared Surfaces”. ΕπιστήμηΤο