Naukowcy z Uniwersytetu w Ottawie dokonali odkrycia, które zmienia naszą wiedzę o świetle i materiałach. Odkryli, że zaprojektowane materiały achiralne (symetryczne), zwane achiralnymi metapowierzchniami plazmonicznymi, mogą absorbować światło w różny sposób w zależności od kierunku czoła fali świetlnej. Było to zaskakujące, ponieważ przez lata uważano, że tego typu materiały są obojętne na jakiekolwiek sondy optyczne i nie wykazują tak selektywnej absorpcji.
Badaniami prowadzonymi w zeszłym roku w Advanced Research Complex (ARC) uOttawa kierował Ravi Bhardwaj, profesor Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Ottawie i doktorant Ashish Jain, we współpracy z Howardem Northfieldem, inżynierem ds. badań i współpracownikami Ebrahim Karimi, kanadyjski kierownik badań w dziedzinie światła strukturalnego i profesor nadzwyczajny fizyki oraz Pierre Berini, kierownik badań uniwersyteckich w dziedzinie fotoniki plazmonu powierzchniowego i profesor elektrotechniki.
Zespół wykorzystał specjalne narzędzie świetlne opracowane przez grupę Structural Quantum Optics (SQO) profesora Karimiego i wytworzył niezbędne struktury z pomocą Howarda Northfielda i profesora Beriniego. Odkrycia wykazały, że ta selektywna absorpcja zachodzi w wyniku interakcji między różnymi częściami światła i materiałem.
„Przez dziesięciolecia wierzyliśmy, że te materiały nie mogą wykazywać żadnej różnicy w sposobie pochłaniania światła spolaryzowanego” – mówi profesor Bhardwaj. „Ale nasze badania pokazują, że używając specjalnego rodzaju skręconego światła, możemy kontrolować i dostrajać tę absorpcję aż do 50%”.
Kluczowe wnioski z badania obejmują:
- Złamanie starej wiary: Zespół wykazał, że struktury achiralne rzeczywiście mogą absorbować światło w różny sposób, co podważa stare przekonania.
- Precyzyjna kontrola: Znaleźli sposoby na precyzyjną kontrolę tej absorpcji, co może być przydatne w technologiach takich jak przełączniki optyczne.
- Poprawiona wydajność: Ich specjalne skręcone światło poprawiło skuteczność pochłaniania światła w tych materiałach.
- Łatwiejsza produkcja: Struktury achiralne są prostsze w wykonaniu, co może prowadzić do powstania lepszych i bardziej funkcjonalnych urządzeń optycznych.
- Nowe spostrzeżenia: Badania pozwalają lepiej zrozumieć interakcję światła z tymi materiałami.
Profesor Bhardwaj wyjaśnia: „Nasze badania nie tylko obalają mit, że dichroizm nie istnieje w strukturach achiralnych, ale także otwierają drzwi do spektroskopii i wykrywania opartej na plazmonice nowej generacji za pomocą udoskonalonej metrologii optycznej”. Prace te obiecują znaczny postęp w urządzeniach optycznych, takich jak czujniki i przełączniki.
Ponadto „to odkrycie jest ważne, ponieważ pokazuje, że nawet materiały symetryczne mogą mieć specjalne właściwości pochłaniania światła, otwierając nowe możliwości dla zaawansowanych technologii wykrywania i pomiarów” – dodaje Ashish Jain.
