Οι ερευνητές πίσω από την ανακάλυψη, από το Πανεπιστήμιο Guangxi και την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών στην Κίνα, λένε ότι η μέθοδός τους θα μπορούσε να ωφελήσει τους υπολογιστές και την οπτική επικοινωνία .

Το φως που διαπερνά το κενό του χώρου κινείται με μία ταχύτητα και μία μόνο ταχύτητα – 299.792 χιλιόμετρα (περίπου 186.000 μίλια) ανά δευτερόλεπτο. Ωστόσο, εάν ρίξετε ένα χάος από ηλεκτρομαγνητικά πεδία στο πέρασμά του, όπως αυτά που περιβάλλουν τη συνηθισμένη ύλη, αυτή η εξαιρετική ταχύτητα αρχίζει να επιβραδύνεται.

Τα περισσότερα διαφανή υλικά επιβραδύνουν το φως κατά ένα μικρό κλάσμα. Είναι προκαλούν αλλαγές στην ταχύτητα, καθώς το φως κάμπτεται όπως περνά από το ένα μέσο στο άλλο. Αλλά πραγματικά το να βάλεις “φρένο” στο φως, απαιτεί ειδικά υλικά όπως φωτονικούς κρυστάλλους ή ακόμα και εξαιρετικά ψυχρά κβαντικά αέρια.

«Οραματιζόμαστε ότι η δουλειά μας παρέχει μια εντελώς νέα κατεύθυνση για την πραγματοποίηση αλληλεπιδράσεων υπερισχυρού φωτός-ύλης σε νανοφωτονικά τσιπ», γράφουν οι ερευνητές στη δημοσιευμένη εργασία τους.

Η νέα μέθοδος βασίζεται σε αυτό που είναι γνωστό ως ηλεκτρομαγνητικά επαγόμενη διαφάνεια (EIT), το οποίο χρησιμοποιεί ένα έξυπνο κόλπο με λέιζερ για να χειριστεί τα ηλεκτρόνια μέσα στο αέριο που είναι αποθηκευμένο σε κενό – ουσιαστικά μετατρέποντάς το από αδιαφανές σε διαφανές.

Αυτό σημαίνει ότι το φως λέιζερ μπορεί να περάσει, αλλά λόγω του τρόπου χειρισμού του, επιβραδύνει επίσης. Αυτό το κάνει πολύ ενδιαφέρον για τους φυσικούς, αλλά η προσέγγιση σημαίνει επίσης ότι πολύ φως και ενέργεια χάνεται στην πορεία.

Για να μειώσουν αυτή την απώλεια και να βελτιώσουν την απόδοση ολόκληρου του συστήματος, οι ερευνητές ακολούθησαν ορισμένες από τις αρχές του EIT στον έλεγχο του φωτός και σχεδίασαν ένα νέο υλικό για να επιβραδύνει το φως. Το υλικό είναι ένα είδος μετα-επιφάνειας – μια συνθετική, δισδιάστατη δομή με ιδιότητες που δεν μοιάζουν με καμία στη φύση.

Οι μεταεπιφάνειες που σχεδίασε η ομάδα κατασκευάστηκαν από πολύ λεπτά στρώματα πυριτίου –όπως τα σημερινά υπολογιστικά τσιπ– και αποδείχθηκαν πολύ καλύτερες από τις υπάρχουσες επιλογές στον τρόπο που συγκρατούσαν και απελευθέρωναν ενέργεια (σε αυτή την περίπτωση, από το φως).

Με βάση τα αποτελέσματα που ελήφθησαν από τους ερευνητές, το φως μπορεί να επιβραδυνθεί περισσότερο από 10.000 φορές σε αυτό το σύστημα. Ταυτόχρονα, η απώλεια φωτός μειώνεται περισσότερο από πέντε φορές σε σύγκριση με άλλες μεθόδους .

Το κλειδί για τη νέα προσέγγιση είναι ο τρόπος με τον οποίο τοποθετούνται τα πιο μικροσκοπικά δομικά στοιχεία της μετα-επιφάνειας – γνωστά ως μετα-άτομα. Σε αυτή την περίπτωση, είναι ουσιαστικά αρκετά κοντά ώστε να συγχωνευθούν μεταξύ τους, κάτι που με τη σειρά του επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο χειρίζονται το φως καθώς διέρχεται.

Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι όλη αυτή η περίπλοκη επιστήμη είναι ο καλύτερος έλεγχος του πώς ταξιδεύει το φως. Καθώς το φως παίζει τόσο βασικό ρόλο σε οτιδήποτε, από το ευρυζωνικό διαδίκτυο μέχρι τον κβαντικό υπολογισμό, υπάρχει μια πληθώρα πιθανών εφαρμογών.

Δεν είναι ο μόνος τρόπος που βρήκαν οι επιστήμονες για να επιβραδύνουν περαιτέρω το φως, αλλά η αποτελεσματικότητά του και η επεκτασιμότητα του το καθιστούν μια πολλά υποσχόμενη επιλογή για περαιτέρω μελέτη.

«Με αυτά τα ευρήματα, η μελέτη μας ανοίγει έναν νέο δρόμο για την προσαρμογή της ροής φωτός στις μεταεπιφάνειες», γράφουν οι ερευνητές.

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nano Letters.

(photo: pixabay)