Dokonania, szerzej opisane na łamach Nature Photonics, stanowią dzieło przedstawicieli instytutu AMOLF oraz Uniwersytetu Technicznego w Delft. Jak wyjaśniają członkowie zespołu badawczego, wykorzystali pułapkę wykonaną z kryształu krzemu, aby zatrzymać fale światła.
Czytaj też: Połączenie fizyki kwantowej z fizyką jądrową jest możliwe. Naukowcy dokonali ogromnego przełomu
To stwarza perspektywę projektowania jeszcze bardziej rozbudowanych urządzeń fotonicznych. Zalicza się do nich czujniki, lasery, wyświetlacze LED czy światłowody. Nowe podejście jest odmienne od stosowanych do tej pory, dlatego okazuje się tak kuszące. Wcześniej stosowane rozwiązania, mające na celu zatrzymywanie światła, odnosiły się na przykład do schładzania chmur atomowych.
Dążąc to postępu w zakresie kontrolowania światła, naukowcy zamierzali posunąć się do manipulowania elektronami przy użyciu materiałów dwuwymiarowych. Jednym z takowych jest grafen, przy czym przechodzące przez niego elektrony mogą poruszać się w swobodny sposób. Można to porównać do ruchu na autostradzie, lecz przy obecności pola magnetycznego ruch elektronów da się ograniczyć. Określa się to mianem stanów Landaua.
Światło uwięzione w krysztale otwiera możliwość projektowania zaawansowanych urządzeń wykorzystywanych w tzw. fotonice
O ile zwykle grafen jest przewodnikiem, tak poprzez zniekształcenie tego materiału da się zmienić jego właściwości. W konsekwencji z materiału przewodzącego zmieni się w skuteczny izolator. Autorzy ostatnich badań chcieli przekonać się, czy istnieje inny materiał wywierający na fotony podobny wpływ, jak zniekształcony grafen w odniesieniu do elektronów.
Jak zapowiedzieli, tak zrobili i stworzyli kryształ fotoniczny. Ma on dwuwymiarową strukturę i składa się z krzemu. W normalnych okolicznościach światło może się przez niego przemieszczać w podobny sposób, jak elektrony w grafenie, ale wystarczy zmiana układu, aby doszło do zatrzymania fotonów. Tak pojawiają się stany Landaua w odniesieniu w cząstek światła.
Czytaj też: Rewolucja w dziedzinie magnetyzmu. Naukowcy odkrywają zupełnie nową grupę materiałów
Ostatnie osiągnięcia inżynierów z pewnością nie będą miały wyłącznie praktycznego wymiaru. Sami zainteresowani wymieniają kilka potencjalnych zastosowań, zwracając uwagę na możliwość precyzyjnego sterowania właściwościami materiału. Kryształ może być bowiem modyfikowany tak, aby w jednej części przepuszczał światło, zarazem blokując je w pozostałych.
I choć będzie potrzeba jeszcze dalszych starań, aby wynieść tę technologię na salony, to już teraz można dostrzec drzemiący w niej potencjał. Mówi się chociażby o projektowaniu urządzeń nanofotonicznych wykorzystujących wysokie stężenia światła. Stąd już prosta droga do produkowania wydajnych laserów czy kwantowych źródeł światła, na czym skorzysta niemal każdy z nas. Przyszłość bez wątpienia rysuje się ekscytująco.
