Forskere fanger lys i en polymer kvasikrystal

ITMO University videnskabsmænd har udført adskillige eksperimenter for at undersøge polymere kvasikrystaller, der i sidste ende bekræftede deres oprindelige teori. I fremtiden, brugen af ​​kvasikrystaller kan åbne op for nye muligheder for laser- og sensordesign. Denne afhandling blev udgivet i Avancerede optiske materialer .

Krystaller er faste stoffer med en periodisk struktur, dvs. når atomer forskydes, de tager de nøjagtige steder af andre atomer, sidstnævnte besatte før skiftet. Dette faktum blev videnskabeligt bevist i begyndelsen af ​​det 20. århundrede. Det gav anledning til moderne faststoffysik og lagde også grundlaget for udviklingen af ​​halvlederteknologier.

Mikhail Rybin, lektor ved ITMO's Institut for Fysik og Teknik, siger, "Computere, smartphones, LED pærer, lasere – alt, hvad vi ikke kan forestille os vores daglige liv uden, blev designet takket være det faktum, at vi forstår karakteren af ​​den krystallinske struktur af halvledermaterialer. Teorien om periodiske strukturer tillader os at konkludere, at bølger – det være sig lys, elektroner, eller lyd – kan kun bevæge sig på to måder. Enten forplanter bølgen sig fremad i krystallen, eller det falmer hurtigt ved frekvenserne af det såkaldte båndgab. Der er ingen andre muligheder, og det forenkler i høj grad lovene for partikeludbredelse, mens det letter tekniske opgaver."

Imidlertid, nogle enheder kræver en krystal, der hverken transmitterer eller slukker bølgen, men i stedet, beholder det i nogen tid - der skal noget i retning af en let "fælde".

Ideelt set hele materialet skal påtage sig rollen som en fælde, fordi jo mere lys der fanges, jo mere effektiv vil interaktionen af ​​bølgen med det aktive stof være. Imidlertid, i tilfælde af en krystal, det er ikke muligt. Tilfældige strukturer som pulvere kan bruges, men det kaotiske arrangement af partikler er meget vanskeligt at reproducere. Et alternativ kan være brugen af ​​kvasikrystaller:Deres struktur danner ikke periodiske gitter, som det sker i krystaller, men samtidig, udtrykke en matematisk streng rækkefølge. I 2017 forskere forudsagde, at det ville være muligt at lokalisere lys i en sådan struktur.

ITMO University videnskabsmænd lykkedes med at skabe prøver af polymer kvasikrystaller ved hjælp af tredimensionel nano-print. De foretog forskning for at studere kvaliteten af ​​deres overflade. "Efter det, vi lavede et eksperiment, " forklarer medforfatteren til værket, Artem Sinelnik. "En kort lysimpuls blev sendt til kvasikrystallen, og den såkaldte efterglød blev målt. Som det viste sig, lys forlader vores prøver med en forsinkelse, det er, bølgen holdes inde i ret lang tid. Dermed, vi har bekræftet evnen til at fange lys i en tredimensionel polymer kvasikrystal."