Fremtrædende videnskabsmænd 160 år gamle teorier hjælper med at opdage lysbølger

En hidtil ukendt type lysbølge er blevet opdaget af forskere, baseret på banebrydende arbejde fra en skotsk videnskabsmand fra det 19. århundrede.

Ligninger udviklet af den kendte matematiker og fysiker James Clerk Maxwell har hjulpet med at afsløre, hvordan krystaller kan manipuleres til at producere en karakteristisk form for lysbølge.

Fænomenerne - for nyligt navngivet Dyakonov-Voigt-bølger - kunne have en række nyttige anvendelser, såsom at forbedre biosensorer, der bruges til at screene blodprøver eller udvikle fiberoptiske kredsløb, der overfører data mere effektivt.

Forskere og ingeniører fra University of Edinburgh og Pennsylvania State University gjorde opdagelsen ved at analysere, hvordan lys - som bevæger sig i form af bølger - interagerer med visse naturligt forekommende eller menneskeskabte krystaller.

De fandt ud af, at Dyakonov-Voigt-bølger produceres i en bestemt region - kendt som en grænseflade - hvor krystallerne møder et andet materiale, såsom olie eller vand. Disse bølger kan kun produceres ved hjælp af visse typer krystal, hvis optiske egenskaber afhænger af den retning, lyset passerer gennem dem, siger forskere.

Holdet identificerede bølgernes unikke egenskaber ved hjælp af matematiske modeller, der inkorporerede ligninger udviklet af James Clerk Maxwell. Siden midten af ​​1800-tallet, forskning i, hvordan lys interagerer med krystaller, har bygget på Maxwells arbejde, som studerede på University of Edinburgh fra han var 16 år.

Dyakonov-Voigt bølger, opkaldt efter to førende videnskabsmænd, mindskes, når de bevæger sig væk fra grænsefladen - en proces kaldet henfald - og kun bevæger sig i en enkelt retning, holdet fandt. Andre typer af såkaldte overfladebølger henfalder hurtigere og bevæger sig i flere retninger.

Dr. Tom Mackay, fra University of Edinburghs School of Mathematics, som i fællesskab ledede undersøgelsen, sagde:"Dyakonov-Voigt-bølger repræsenterer et skridt fremad i vores forståelse af, hvordan lys interagerer med komplekse materialer, og tilbyde muligheder for en række teknologiske fremskridt."

Undersøgelsen er publiceret i Proceedings of the Royal Society A .