Forskere afslører, hvordan lys opfører sig i formløse faste stoffer

I lang tid troede man, at amorfe faste stoffer ikke selektivt absorberer lys på grund af deres uordnede atomstruktur. En ny uOttawa-undersøgelse modbeviser imidlertid denne teori og viser, at amorfe faste stoffer faktisk udviser dikroisme, hvilket betyder, at de selektivt absorberer lys fra forskellige polarisationer.

Forskere ved University of Ottawa har fundet ud af, at brugen af ​​spiralformede lysstråler i uordnede faste stoffer afslører denne dikroisme. Denne opdagelse modsiger tidligere overbevisninger og giver mulighed for at ændre den måde, lyset interagerer med disse materialer på, ved at ændre lysets egenskaber.

Disse resultater understreger også vigtigheden af ​​kort til mellemrækkende orden inden for uordnede faste stoffer for at påvirke, hvordan materialer reagerer på lys. Undersøgelsen, med titlen "Intrinsic dichroism in amorphous and crystalline solids with spiral light," er offentliggjort i Nature Communications .

Ledet af professor Ravi Bhardwaj, som er en forsker ved Institut for Fysik, der leder uOttawas forskergruppe for ekstrem ultrahurtig fotonik, og doktorgradsstuderende Ashish Jain og Jean-Luc Begin, blev denne årlange undersøgelse udført i samarbejde med professorerne Thomas Brabec og Paul Corkumat uOttawas Advanced Research Complex (ARC).

"Forskningen blev udført ved at bruge spiralformede lysstråler, der bærer orbital vinkelmomentum til at undersøge de optiske egenskaber af amorfe og krystallinske materialer," forklarer professor Bhardwaj. "Ved at bruge en dobbeltbrydende flydende krystalplade, kaldet en q-plade, udviklet af professor Karimis gruppe, var vi i stand til at producere designerlysfelter med snoede bølgefronter, der beskriver et proptrækkermønster."

Denne forskning har brede implikationer og udfordrer nuværende overbevisninger om amorfe faste stoffers optiske egenskaber. Det giver også muligheder for at kontrollere et materiales optiske adfærd ved at bruge spiralformede lysstråler. Disse resultater er vigtige for flere områder, herunder materialevidenskab, optik og kirotisk spektroskopi.

"Vores team udviklede en ny metode til at vise, at ikke-krystallinske faste stoffer kan udvise spiralformet dikroisme, hvilket betyder, at de reagerer forskelligt på lys, der snoer sig i forskellige retninger," siger professor Bhardwaj. "Det eksperimentelle bevis blev suppleret af teoretiske modeller udviklet i samarbejde med professor Brabec, der giver en omfattende forståelse af de observerede fænomener."

"Det spiralformede lys tjente som en indirekte sonde af kort-til-mellem rækkevidde i uordnede faste stoffer, der strækker sig op til 2 nm. Vores forskning vil hjælpe bestræbelserne på at forstå den mystiske natur af amorfe materialer," tilføjer Ashish Jain og Jean-Luc Begynd.

Dette arbejde fremmer betydeligt vores forståelse af de optiske egenskaber af faststofmaterialer. Ved at demonstrere eksistensen af ​​iboende dikroisme i både krystallinske og amorfe faste stoffer baner denne forskning vejen for innovative applikationer og yderligere udforskning af spiralformede lysstrålers unikke evner til at sondere og manipulere materialeegenskaber.

Flere oplysninger: Ashish Jain et al., Intrinsic dichroism in amorfe og krystallinske faste stoffer med spiralformet lys, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45735-9

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af University of Ottawa