Forskere ved Massachusetts Institute of Technology har udviklet resonatorer, der forstærker
Interaktion mellem fotoner og elektronerbruges i en lang række teknologier fra lasere til solpaneler og LED'er. Ulempen ved den traditionelle tilgang er, at på grund af disse partiklers forskellige bølgelængder er interaktionen mellem fotonen og elektronen meget svag.
Fysikere fandt ud af, hvordan man kunne forbedre denne interaktion.De udviklede en speciel fotonisk krystal, som er en siliciumwafer på en isolator ætset med en række huller i nanometerstørrelse. Teoretiske beregninger viser, at en sådan plade ved hjælp af en rettet elektronstråle kan generere tusind gange stærkere Smith-Purcell-stråling. Eksperimenter bekræftede stigningen i lys med mere end 100 gange.
Funktionsprincippet for enheden eroverførsel af momentum fra en elektron til en gruppe af fotoner eller omvendt. Mens konventionelle interaktioner af lys med elektroner er baseret på generering af lys i en enkelt vinkel, er den fotoniske krystal indstillet til at producere lys i en række vinkler.
Skema for forsøgsopstillingen. Billede: Yi Yang et al., Nature
I eksperimenter har videnskabsmænd visten hundrede gange stigning i stråling ved brug af et genbrugt elektronmikroskop som en elektronstrålekilde. De bemærker dog, at denne metode potentielt kan give en meget større forbedring ved brug af specialiserede enheder.
Den samme proces kan bruges omvendtretning: resonanslysbølger kan accelerere elektronernes bevægelse. Dette kunne potentielt bruges til at bygge miniaturiserede partikelacceleratorer på en chip. Det betyder, at nogle eksperimenter, der i øjeblikket kræver enorme underjordiske tunneler, som Large Hadron Collider, kan udføres i et konventionelt laboratorium.
Læs mere:
Hemmeligheden bag holdbarheden af romersk beton afsløres: den kan genoprettes
Genetikere har fastslået, hvordan undfangelsesalderen hos mennesker har ændret sig over 250.000 år
Solen åbnede året med et glimt af den kraftigste klasse
På omslaget: en kunstnerisk illustration af samspillet mellem elektroner og en plade af en fotonisk krystal. Billede: MIT