Natuurkundigen van het Max Planck Instituut voor Quantum Optica hebben een schakelbaar metamateriaal gecreëerd. Optisch
De onderzoekers verzamelden rubidiumatomen ineen vast tweedimensionaal regelmatig patroon zodat de afzonderlijke elementen zich op afstanden bevinden die kleiner zijn dan de golflengte van het foton. Vanwege de nabijheid van de atomen werkt zo'n array 'coöperatief', leggen de wetenschappers uit. Als gevolg van de toename van de binding tussen licht en materie, wordt zelfs een enkel foton dat één atoom passeert effectief gereflecteerd. Deze structuur is de lichtste spiegel ter wereld, bestaande uit slechts één laag atomen.
Een optische spiegel heeft veel gemeen met zijn spiegelklassiek analoog. In het bijzonder ligt de reflectiewaarschijnlijkheid vast en kan deze niet worden gecontroleerd. Om de eigenschappen van de spiegel te controleren, ontwierpen en plaatsten natuurkundigen een schakelaar bestaande uit een enkel Rydberg-atoom in het midden van de array.
Dit zijn waterstofachtige atomen of alkalische atomen.metalen waarvan het buitenste elektron zich in een zeer aangeslagen toestand bevindt. Wanneer zo'n atoom wordt bestraald met laserlicht, gaat het van de grond naar de aangeslagen toestand en vice versa. Afhankelijk van de energietoestand werd de optische spiegel reflecterend of transparant als een raam.
Optisch metasurface in uit (links) en aan (rechts) toestanden. In het eerste geval is de array transparant en in het tweede geval reflecteert het licht. Afbeelding: Kritsana Srakaew et al., Natuurfysica
Onderzoekers merken op dat kwantumde schakelaar neemt niet alleen twee extreme waarden "0" en "1" aan, maar vaker blijkt hij zich in een tussenliggende toestand te bevinden. Als gevolg hiervan kan een metasurface, in tegenstelling tot een klassieke spiegel, zo worden geconfigureerd dat het tegelijkertijd fotonen van licht reflecteert en doorlaat.
Ontwikkeling kan worden gebruikt om te verdoezelenatoomlicht, voeg de auteurs van het werk toe. Het opzetten van een kwantumschakelaar in een coherente superpositie tussen de grond en de aangeslagen toestand creëert een verstrengeling van het atoom en licht, een unieke en vreemde verbinding tussen het binnenkomende foton en de atomaire schakelaar.
Lees verder:
Een manier gevonden om de bloedsuikerspiegel te verlagen zonder insuline-injecties
Wetenschappers geloven dat de vorm van het universum niet is wat iedereen denkt
NASA-helikopter toonde zonsondergang op Mars. Het lijkt niet op aarde.
Op de omslag: een artistieke illustratie van de atoomspiegel. Afbeelding: Christoph Hohmann, MCQST