Forskere udvikler en unik fælde til lys

Baseret på National Research Nuclear University MEPhI (Rusland), et forskerhold ledet af prof. Yuri Rakovich har udviklet en afstembar mikroresonator til hybridenergitilstande mellem lys og stof ved hjælp af lys til at kontrollere molekylers kemiske og biologiske egenskaber. Resultaterne er blevet offentliggjort i Gennemgang af videnskabelige instrumenter .

Mikroresonatoren er en to-spejlfælde for lyset, med spejlene mod hinanden inden for flere hundrede nanometer. En foton fanget i fælden ville danne en lokaliseret tilstand af en elektromagnetisk bølge. Ved at ændre resonatorens form og størrelse, operatører kan kontrollere den rumlige fordeling af bølgen, samt varigheden af ​​fotonens levetid i resonatoren.

Den nye opfindelse gør det muligt at kontrollere molekylers kemiske og biologiske egenskaber ved hjælp af lys. Mikroresonatoren kan tjene som grundlag for den nye generation af instrumenter, der kan bruges i biologisk og kemisk sansning samt til at kontrollere hastigheden af ​​kemiske reaktioner og energioverførselseffektivitet.

Resonansinteraktionen mellem kvanteemittere og et lokaliseret elektromagnetisk felt er af interesse, primært fordi det giver mulighed for at kontrollere egenskaberne af lys-stof hybridtilstande. Lyset og stoffet i disse systemer danner en mellemtilstand med ændrede egenskaber, som kan styres ved hjælp af optisk emission (lys). En af måderne at inducere disse tilstande på er at placere emitterende eller absorberende molekyler i en resonator.

Ifølge forskerne, deres afstembare mikroresonator vil væsentligt forenkle og udvide relevant forskning ved at gøre det muligt at analysere lys-stof-interaktioner i både stærke og svage kommunikationstilstande for prøver af praktisk talt ethvert stof i UV-IR-spektret.

Instrumentet er en Fabry-Perot mikroresonator (λ2) bestående af spejle, en flad og en konveks, som sikrer planparallelisme i det mindste i ét punkt på overfladen af ​​sidstnævnte, derved minimere tilstandens lydstyrke. Dette er en lysfælde af to spejle placeret foran hinanden inden for mindre end en lysbølgelængde, ifølge prof. Yuri Rakovich, en førende forsker ved MEPhI Laboratory of Hybrid Photon Nano-Materials.

Når et lyskvante falder i fælden eller udsendes af en lyskilde inde i resonatoren, det reflekteres gentagne gange af spejlene, som forbinder fotoner med mikroresonatorens egne energitilstande.

"Vi kan kontrollere lysegenskaberne og effektiviteten af ​​fælden ved at ændre formen og størrelsen af ​​resonatoren, " sagde Rakovich.

Mikroresonatoren er nem at bruge, og dens design er enkel nok til at starte sin industrielle produktion. Det kan ikke kun bruges i instrumenter beregnet til at kontrollere hastigheden af ​​kemiske reaktioner, men også som grundlag for udvikling af højeffektive lyskilder og nye lasere med en lav kontrolgenereringstærskel.

Instrumentet vil give nye muligheder for at studere virkningerne af stærke og svage forbindelser på kombinationsspredning, hastigheden af ​​kemiske reaktioner, elektrisk ledningsevne, lasergenerering, ikke-strålende energioverførsel, og andre fysiske, kemiske og biologiske funktioner. Dette vil også betyde et vigtigt skridt fremad i udviklingen af ​​forskellige praktiske anvendelser af lysstofforbindelseseffekten, primært for at ændre fysisk, kemiske og biologiske processer.