Дослідники з Масачусетського технологічного інституту розробили резонатори, які посилюють
Взаємодія між фотонами та електронамивикористовується в різних технологіях від лазерів до сонячних батарей і світлодіодів. Недолік традиційного підходу полягає в тому, що через різну довжину хвилі у цих частинок, взаємодія між фотоном і електроном дуже слабка.
Фізики придумали, як покращити цю взаємодію.Вони розробили спеціальний фотонний кристал, який є пластиною кремнію на ізоляторі, протруєної масивом отворів нанометрового розміру. Теоретичні розрахунки показують, що за допомогою спрямованого пучка електронів така пластина може генерувати у тисячу разів сильніше випромінювання Сміта-Парселла. Експерименти підтвердили збільшення світла більш ніж 100 разів.
Принцип роботи пристрою передбачаєпередачу імпульсу від електрона групі фотонів чи навпаки. У той час, як звичайні взаємодії світла з електронами засновані на генерації світла під одним кутом, фотонний кристал налаштований таким чином, що дозволяє виробляти світло під цілим діапазоном кутів.
Схема експериментальної установки. Зображення: Yi Yang et al., Nature
В експериментах вчені продемонструвалистократне збільшення випромінювання, використовуючи перепрофільований електронний мікроскоп як джерело електронного променя. При цьому вони відзначають, що потенційно цей метод може забезпечити набагато більше покращення при використанні спеціалізованих пристроїв.
Той самий процес можна використовувати і у зворотномуНапрямок: резонансні світлові хвилі можуть прискорювати рух електронів. Потенційно можна використовувати для створення мініатюрних прискорювачів частинок на чіпі. Це означає, що деякі експерименти, для яких зараз потрібні величезні підземні тунелі, як Великий адронний колайдер, можна буде проводити у звичайній лабораторії.
Читати далі:
Розкрито секрет довговічності римського бетону: він вміє відновлюватись
Генетики визначили, як змінювався вік зачаття у людей за 250 000 років
Сонце відкрило рік спалахом найпотужнішого класу
На обкладинці: художня ілюстрація взаємодії між електронами та пластиною фотонного кристала. Зображення: MIT