Naukowcy ogłaszają przełom fotonowo-fononowy

Nowe badania przeprowadzone przez zespół City College of New York ujawniły nowy sposób łączenia dwóch różnych stanów materii. Po raz pierwszy fotony topologiczne – światło – zostały połączone z drganiami sieci, znanymi również jako fonony, aby manipulować ich propagacją w potężny i kontrolowany sposób.

W badaniu wykorzystano fotonikę topologiczną, wyłaniający się trend w fotonice, który wykorzystuje podstawowe idee matematycznej dziedziny topologii dotyczące zachowywanych wielkości – niezmienności topologiczne – które pozostają stałe podczas zmiany części obiektu geometrycznego pod wpływem ciągłych deformacji. Jednym z najprostszych przykładów takich stałych jest liczba otworów, co sprawia, że ​​np. pączek i filiżanka są równoważne z topologicznego punktu widzenia. Właściwości topologiczne nadają fotonom chiralność, gdy fotony obracają się podczas ich propagacji, co skutkuje unikalnymi i nieoczekiwanymi właściwościami, takimi jak odporność na defekty i jednokierunkowa propagacja wzdłuż granic między topologicznie odmiennymi materiałami. Dzięki interakcjom z drganiami w kryształach, te kanałowe helikalne fotony mogą być następnie wykorzystane światło podczerwone z wibracjami.

Konsekwencje tej pracy są szerokie, umożliwiając w szczególności naukowcom opracowanie spektrometru Ramana, który służy do określania wzorców drgań molekuł. Badania są również obiecujące dla spektroskopii oscylacyjnej – znanej również jako spektrometr podczerwieni– który mierzy oddziaływanie promieniowania podczerwonego z materią poprzez absorpcję, emisję lub odbicie. Można to następnie wykorzystać do badania, identyfikacji i charakteryzacji Chemikalia.

„Korzystujemy helikalne fotony z wibracje kapilarne w sześciokątny azotek boruStworzenie nowego materiału hybrydowego jest określane jako fonon-polaryton, powiedział Alexander Khanikev, główny autor i fizyk związany z Grove School of Engineering w Nowym Jorku. światło I połowa wibracji. Ponieważ światło podczerwone i drgania sieci są związane z ciepłem, stworzyliśmy nowe kanały do ​​wspólnej propagacji światła i ciepła. Normalnie drgania siatkówki są bardzo trudne do kontrolowania, a kierowanie ich wokół wad i ostrych narożników było wcześniej niemożliwe”.

Nowa metodologia może również wdrożyć wektorowy, radiacyjny transfer ciepła, formę transferu energii, w której ciepło jest rozpraszane przez fale elektromagnetyczne.

Dr Sriram Gudala, doktor habilitowany w grupie profesora Chanekiva i pierwszy autor rękopisu dodał. „Metoda ta pozwala również na zmianę kierunku propagacji drgań wzdłuż tych kanałów, w przód lub w tył, po prostu poprzez zmianę polaryzacji padającej wiązki laserowej. prąd elektryczny w ten sposób Zupełnie nowy, aby kierować i obracać wibracje siatki, co czyni ją również spiralną.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Topological Phonon-Polariton Transformation at Surface-Infrared Surfaces”. Nauki ścisłe.