Vědci oznamují průlom foton-fonon

Nový výzkum týmu City College of New York odhalil nový způsob, jak spojit dva různé stavy hmoty. Poprvé byly topologické fotony – světlo – kombinovány s mřížkovými vibracemi, známými také jako fonony, aby manipulovaly s jejich šířením mocným a kontrolovatelným způsobem.

Studie použila topologickou fotoniku, nově se objevující trend ve fotonice, který využívá základních myšlenek matematického pole topologie o konzervovaných veličinách – topologických invariancích – které zůstávají konstantní při změně částí geometrického objektu za neustálých deformací. Jedním z nejjednodušších příkladů takových konstant je počet děr, což například z topologického hlediska činí donut a cup ekvivalentními. Topologické vlastnosti dodávají fotonům chiralitu, když se fotony během jejich šíření otáčejí, což má za následek jedinečné a neočekávané vlastnosti, jako je odolnost vůči defektům a jednosměrné šíření podél rozhraní mezi topologicky odlišnými materiály. Díky interakcím s vibracemi v krystalech pak mohou být použity tyto kanálové šroubovicové fotony infračervené světlo s vibracemi.

Důsledky této práce jsou široké, zejména umožňují výzkumníkům vyvinout Ramanův spektrometr, který se používá ke stanovení vzorců vibrací molekul. Výzkum také slibuje vibrační spektroskopii – známou také jako infračervený spektrometr– který měří interakci infračerveného záření s hmotou prostřednictvím absorpce, emise nebo odrazu. Toho pak lze využít ke studiu, identifikaci a charakterizaci Chemikálie.

„Spojujeme spirálové fotony s.“ kapilární vibrace v hexagonální nitrid boruVytvoření nového hybridního materiálu se označuje jako fononové polaritony, řekl Alexander Khanikev, hlavní autor a fyzik přidružený k Grove School of Engineering v New Yorku. světlo A polovina vibrací. Protože vibrace infračerveného světla a mřížky souvisejí s teplem, vytvořili jsme nové kanály pro společné šíření světla a tepla. Vibrace sítnice jsou obvykle velmi obtížně ovladatelné a jejich nasměrování kolem defektů a ostrých rohů nebylo dříve možné. “

Nová metodika může také implementovat vektorový sálavý přenos tepla, což je forma přenosu energie, při které je teplo rozptylováno elektromagnetickými vlnami.

Dr. Sriram Gudala, postdoktorand ve skupině profesora Khanekiva a první autor rukopisu. „Tato metoda nám také umožňuje přepnout směr šíření vibrací podél těchto kanálů, dopředu nebo dozadu, jednoduše přepnutím polarizace dopadajícího laserového paprsku. Je zajímavé, že s šířením fononových polaritonů se vibrace také otáčejí spolu s elektrický proud tímto způsobem Zcela nový pro směrování a otáčení vibrací záměrné osnovy, což je také spirálovité. “

Studie byla publikována v časopise s názvem „Topologická transformace Phonon-Polariton na povrchových infračervených plochách“. Věda.