Slå nanolight til og fra

Et team af forskere ledet af Columbia University har udviklet en unik platform til at programmere en lagdelt krystal, at producere billedfunktioner ud over fælles grænser for efterspørgsel.

Opdagelsen er et vigtigt skridt i retning af kontrol med nanolight, som er lys, der kan få adgang til de mindste længdeskalaer man kan forestille sig. Værket giver også indsigt inden for optisk behandling af kvanteoplysninger, som har til formål at løse vanskelige problemer inden for computing og kommunikation.

"Vi var i stand til at bruge ultrahurtig nano-skala mikroskopi til at opdage en ny måde at kontrollere vores krystaller med lys, tænde og slukke for undvigende fotoniske egenskaber, "sagde Aaron Sternbach, postdoktor ved Columbia, der er hovedforsker i undersøgelsen. "Virkningerne er kortvarige, varer kun i billioner af et sekund, men vi er nu i stand til at observere disse fænomener klart. "

Forskningen vises 4. februar i tidsskriftet Videnskab .

Naturen sætter en grænse for, hvor tæt lyset kan fokuseres. Selv i mikroskoper, to forskellige objekter, der er tættere end denne grænse, ser ud til at være en. Men inden for en særlig klasse af lagdelte krystallinske materialer - kendt som van de Waals -krystaller - kan disse regler, Sommetider, blive brudt. I disse særlige tilfælde, lys kan begrænses uden nogen begrænsning i disse materialer, gør det muligt at se selv de mindste objekter tydeligt.

I deres eksperimenter, Columbia -forskerne studerede van der Waals -krystallen kaldet wolframdiselenid, som er af stor interesse for dens potentielle integration i elektroniske og fotoniske teknologier, fordi dens unikke struktur og stærke interaktioner med lys.

Da forskerne oplyste krystallen med en lyspuls, de var i stand til at ændre krystalets elektroniske struktur. Den nye struktur, skabt af den optiske-switch-hændelse, tillod noget meget ualmindeligt at forekomme:Superfine detaljer, på nanoskala, kunne transporteres gennem krystallen og afbildes på dens overflade.

Rapporten demonstrerer en ny metode til at kontrollere lysstrømmen fra nanolight. Optisk manipulation på nanoskala, eller nanofotonik, er blevet et kritisk interesseområde, da forskere søger måder at imødekomme den stigende efterspørgsel efter teknologier, der går langt ud over, hvad der er muligt med konventionel fotonik og elektronik.

Dmitri Basov, Higgins professor i fysik ved Columbia University, og seniorforfatter på papiret, mener, at teamets resultater vil udløse nye forskningsområder inden for kvantemateriale.

"Laserpulser tillod os at skabe en ny elektronisk tilstand i denne prototypiske halvleder, hvis kun i et par pico-sekunder, "sagde han." Denne opdagelse sætter os på rette vej mod optisk programmerbare kvantefaser i nye materialer. "