Nye regler belyser, hvordan objekter absorberer og udsender lys

Forskere har udviklet et nyt sæt regler, der styrer, hvordan objekter absorberer og udsender lys, og kaster lys over et grundlæggende aspekt af den fysiske verden.

De nye regler, offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, giver en mere præcis og fuldstændig forståelse af, hvordan lys interagerer med stof, og kan have konsekvenser for en lang række områder, herunder optik, materialevidenskab og nanoteknologi.

"Vores arbejde giver en ny måde at tænke på, hvordan lys interagerer med stoffet," siger studieleder professor Ortwin Hess, fra University of Basel i Schweiz. "Det kan føre til udvikling af nye materialer og enheder, der har nye optiske egenskaber."

De nye regler er baseret på konceptet "kvanteplasmonik", som er studiet af, hvordan lys interagerer med elektroner i materialer på nanoskala. På denne skala bliver lysets og stofs kvantenatur vigtig, og reglerne, der styrer, hvordan lys interagerer med stof, er forskellige fra dem, der gælder på den makroskopiske skala.

De nye regler tager højde for, at elektroner i materialer kan exciteres af lys til højere energiniveauer, og at disse exciterede elektroner så kan udsende lys. Denne proces er kendt som "fotoluminescens", og den er grundlaget for en bred vifte af optoelektroniske enheder, såsom lasere og lysemitterende dioder (LED'er).

De nye regler giver en mere præcis og fuldstændig beskrivelse af fotoluminescens end eksisterende teorier, og de kan føre til udviklingen af ​​nye materialer og enheder, der har forbedrede optiske egenskaber. For eksempel kan de nye regler bruges til at designe materialer, der udsender lys mere effektivt, eller materialer, der kan absorbere lys ved bestemte bølgelængder.

"Vores arbejde har potentialet til at revolutionere området for kvanteplasmonik," sagde professor Hess. "Det kan føre til udviklingen af ​​nye materialer og enheder, der har nye optiske egenskaber, og som kan bruges i en bred vifte af applikationer."