Fysikere demonstrerer fotoniske hyperkrystaller til kontrol af lys-stof-interaktion

Kontrol af lys-stof-interaktion er central for grundlæggende fænomener og teknologier såsom fotosyntese, lasere, Lysdioder og solceller. City College of New York-forskere har nu demonstreret en ny klasse af kunstige medier kaldet fotoniske hyperkrystaller, der kan kontrollere lys-stof-interaktion på hidtil usete måder.

Dette kan føre til sådanne fordele som ultrahurtige lysdioder til Li-Fi (en trådløs teknologi, der overfører højhastighedsdata ved hjælp af synlig lyskommunikation), forbedret absorption i solceller og udvikling af enkelt fotonemittere til behandling af kvanteoplysninger, sagde Vinod M. Menon, professor i fysik i City College's Science Division, der ledede forskningen.

Fotoniske krystaller og metamaterialer er to af de mest kendte kunstige materialer, der bruges til at manipulere lys. Imidlertid, de lider af ulemper som f.eks. båndbreddebegrænsning og dårlig lysemission. I deres forskning, Menon og hans team overvandt disse ulemper ved at udvikle hyperkrystaller, der tager det bedste fra både fotoniske krystaller og metamaterialer og gør det endnu bedre. De viste en signifikant stigning i både lysemissionshastighed og intensitet fra nanomaterialer indlejret inde i hyperkrystallerne.

Hypercrystals nye egenskaber stammer fra den unikke kombination af længdeskalaer af funktionerne i hypercrystal samt de iboende egenskaber ved nanoskala strukturer.

CCNY -forskningen vises i det seneste nummer af Procedurer fra National Academy of Sciences .

Teamet omfattede kandidatstuderende Tal Galfsky og Jie Gu fra Menons forskningsgruppe i CCNYs fysikafdeling og Evgenii Narimanov (Purdue University), der først teoretisk forudsagde hyperkrystaller. Undersøgelsen blev støttet af Army Research Office, National Science Foundation - Division of Materials Research MRSEC -program, og Gordon og Betty Moore Foundation.