Forskere ved MIT har utviklet resonatorer som forbedrer
Interaksjon mellom fotoner og elektronerbrukes i en lang rekke teknologier fra lasere til solcellepaneler og lysdioder. Ulempen med den tradisjonelle tilnærmingen er at på grunn av de forskjellige bølgelengdene til disse partiklene, er samspillet mellom fotonet og elektronet svært svakt.
Fysikere fant ut hvordan de kunne forbedre denne interaksjonen.De utviklet en spesiell fotonisk krystall, som er en silisiumplate på en isolator etset med en rekke hull på nanometerstørrelse. Teoretiske beregninger viser at ved hjelp av en rettet elektronstråle kan en slik plate generere tusen ganger sterkere Smith-Purcell-stråling. Eksperimenter bekreftet økningen i lys med mer enn 100 ganger.
Driftsprinsippet til enheten eroverføring av momentum fra et elektron til en gruppe fotoner eller omvendt. Mens konvensjonelle interaksjoner av lys med elektroner er basert på å generere lys i en enkelt vinkel, er den fotoniske krystallen innstilt for å produsere lys i en rekke vinkler.
Oppsett av forsøksoppsettet. Bilde: Yi Yang et al., Nature
I eksperimenter har forskere visthundre ganger økning i stråling ved å bruke et gjenbrukt elektronmikroskop som elektronstrålekilde. Imidlertid bemerker de at denne metoden potensielt kan gi en mye større forbedring ved bruk av spesialiserte enheter.
Den samme prosessen kan brukes omvendtretning: resonante lysbølger kan akselerere bevegelsen av elektroner. Dette kan potensielt brukes til å bygge miniatyriserte partikkelakseleratorer på en brikke. Dette betyr at noen eksperimenter som i dag krever enorme underjordiske tunneler, som Large Hadron Collider, kan utføres i et konvensjonelt laboratorium.
Les mer:
Hemmeligheten bak holdbarheten til romersk betong blir avslørt: den kan gjenopprettes
Genetikere har bestemt hvordan unnfangelsesalderen hos mennesker har endret seg over 250 000 år
Solen åpnet året med et glimt av kraftigste klasse
På omslaget: en kunstnerisk illustrasjon av samspillet mellom elektroner og en plate av en fotonisk krystall. Bilde: MIT