Physiker haben anomale Wechselwirkungswellen zwischen Licht und Materie entdeckt

Physiker der Purdue University haben neue Wellen mit räumlichen Variationen der elektromagnetischen Strahlung entdeckt

Pikometergroße Felder, die das könnenVerbreitung in Halbleitern. Picophotonenwellen könnten zur Entwicklung neuer optischer Geräte für Quantentechnologien genutzt werden, sagen Forscher.

Wechselwirkung von Licht und Materie in Materialienspielt eine zentrale Rolle in mehreren photonischen Geräten, von Lasern bis hin zu Detektoren. In den letzten zehn Jahren hat die Nanophotonik, die Untersuchung, wie Licht im Nanometerbereich in technischen Strukturen wie photonischen Kristallen und Metamaterialien fließt, zu wichtigen Fortschritten geführt.

Ein langjähriges Rätsel in diesem Bereich war das VermissenVerbindung zwischen Atomgittern, ihren Symmetrien und der Rolle, die es in pikoskopischen Lichtfeldern spielt, sagen die Autoren der Studie. Um dieses Problem zu lösen, entwickelten theoretische Physiker Maxwells Hamiltonsche Struktur der Materie und wandten darauf die Quantentheorie der lichtinduzierten Reaktion in Materialien an.

Wissenschaftler haben das unter Traditionellen bewiesenWährend bekannte elektromagnetische Wellen im Atomgitter entstehen, sollten neue anomale Wellen entstehen. Diese Lichtwellen schwanken selbst innerhalb desselben Grundbausteins, eines Siliziumkristalls, stark. 

Natürliche Materialien selbst haben eine reichedie innere Symmetrie des Kristallgitters, und Licht hängt stark von dieser Symmetrie ab. Unser unmittelbares Ziel ist es, die Theorie auf eine Vielzahl von Quanten- und topologischen Materialien anzuwenden und die Existenz dieser neuen Wellen experimentell zu bestätigen.

Satvik Bharadwaj, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Purdue University und Co-Autor der Studie

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Auf dem Cover: eine künstlerische Illustration der Eröffnung:Wellenausbreitung in einem dreidimensionalen Gitter aus Siliziumatomen. Die rote Welle ist eine gewöhnliche elektromagnetische Welle, die sich in einem Festkörper ausbreitet. Die blaue interne Welle stellt die neue vorhergesagte Pikophotonenwelle dar. Bild: Zubin Jacob, Perdue University