Forskere bruger fotoner som tråde til at væve nye former for stof

Ny forskning fra University of Southampton har med succes fundet en måde at binde to negativt ladede elektronlignende partikler på, som kunne skabe muligheder for at danne nye materialer til brug i ny teknologisk udvikling.

Positive og negative elektriske ladninger tiltrækker hinanden, danner atomer, molekyler, og alt det, vi normalt omtaler som materie. Imidlertid, negative ladninger afviser hinanden, og for at danne atomlignende bundne genstande er der brug for ekstra lim for at kompensere for denne elektrostatiske frastødning og binde partiklerne sammen.

I denne seneste undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet Naturfysik , et internationalt hold, ledet af professor Simone De Liberato fra School of Physics and Astronomy ved University of Southampton, viste for første gang, at fotoner, partiklerne, der sammensætter lys, kan bruges til at lime negative ladninger sammen, skabte en ny form for stof, de kaldte en Photon Bound Exciton

Implementering af en teoretisk forudsigelse, der blev offentliggjort sidste år af det samme team, Prof De Liberato og kolleger fremstillede en nano-enhed, fanger elektroner i nanoskopiske brønde. De startede med at vise, at fotoner, der ramte enheden med høj nok energi, ekstraherede elektroner fra brøndene, en forventet manifestation af den fotoelektriske effekt, hvis opdagelse gav Einstein hans Nobelpris i 1921.

Prof De Liberato og hans team lukkede derefter enheden mellem to guldspejle, som fangede fotoner og fokuserede lysenergien tæt på elektronerne, dramatisk øget interaktion mellem lys og stof. De observerede, at en negativt ladet elektron sparket ud af en foton derefter i stedet forbliver fanget i brønden, bundet til de andre negativt ladede elektroner i en ny elektronisk konfiguration stabiliseret af foton.

Dette resultat demonstrerer muligheden for at konstruere nye kunstige atomer med designerelektroniske konfigurationer, dramatisk udvidelse af listen over tilgængelige materialer til videnskabelige og teknologiske anvendelser.

Forklarer betydningen af ​​hans teams opdagelse, Prof De Liberato sagde:"Vi demonstrerede, hvordan man bruger lys som en slags subatomisk ziptie, binder elektroner sammen for at skabe nye atomlignende objekter. På den måde udvidede vi materialekataloget til design af fotoniske enheder. Jeg glæder mig til at se, hvordan de mange kolleger, der arbejder med fotonik, vil udnytte dette ekstra spillerum til at konstruere nye fantastiske enheder. "