Naučnici su ranije utvrdili da se svetlost može usporiti u određenim scenarijima, a nova studija pokazuje metod za postizanje toga koji obećava da će biti jedan od najkorisnijih pristupa do sada.
Istraživači koji stoje iza ovog otkrića, sa Univerziteta Guangsi i Kineske akademije nauka u Kini, kažu da bi njihov metod mogao da koristi računarstvu i optičkoj komunikaciji.
Svetlost koja prolazi kroz prazninu svemira kreće se jednom brzinom i samo jednom brzinom – 299.792 kilometra (oko 186.000 milja) u sekundi. Ipak, ako mu na put bacite zbrku elektromagnetnih polja, kao što su ona koja okružuju običnu materiju, ta izuzetna brzina počinje da usporava.
Većina providnih materijala će usporiti svetlost za mali deo. Promene u brzini izazivaju savijanje svetlosti dok prelazi iz jednog medijuma u drugi. Ali zaista kočenje zahteva posebne materijale kao što su fotonski kristali ili čak super ohlađeni kvantni gasovi.
„Zamišljamo da naš rad pruža potpuno novi pravac za realizaciju ultrajakih interakcija svetlosti i materije u nanofotonskim čipovima“, pišu istraživači u svom objavljenom radu.
Nova metoda se zasniva na onome što je poznato kao elektromagnetno indukovana transparentnost (EIT), koja koristi pametan deo laserske trikove da manipuliše elektronima unutar gasa koji je uskladišten u vakuumu – u suštini pretvarajući ga iz neprozirnog u providan.
To znači da lasersko svetlo može da prođe, ali zbog načina na koji se njime manipuliše, takođe se usporava. To ga čini veoma interesantnim za fizičare, ali pristup takođe znači da se mnogo svetlosti i energije gubi na putu.
Da bi smanjili ovaj gubitak i poboljšali efikasnost celog sistema, istraživači su uzeli neke od principa EIT-a u kontroli svetlosti i dizajnirali novi materijal za usporavanje svetlosti. Materijal je neka vrsta metapovršine – sintetička, 2D struktura sa svojstvima za razliku od bilo koje u prirodi.
Metapovršine koje je dizajnirao tim napravljene su od veoma tankih slojeva silicijuma – poput današnjih računarskih čipova – i pokazalo se da su mnogo bolje od postojećih opcija u načinu na koji drže i oslobađaju energiju (u ovom slučaju, iz svetlosti).
Na osnovu rezultata do kojih su došli istraživači, svetlost se u ovom sistemu može usporiti više od 10.000 puta. U isto vreme, gubitak svetlosti je smanjen za više od pet puta u poređenju sa drugim uporedivim metodama.
Ključ za novi pristup je način na koji su najsitniji građevinski blokovi metapovršine – poznati kao meta-atomi – pozicionirani. U ovom slučaju, oni su u suštini dovoljno blizu da se spoje, što zauzvrat utiče na način na koji se rukuje svetlošću dok prolazi.
Krajnji rezultat je da sva ova složena nauka ima bolju kontrolu nad načinom na koji svetlost putuje. Kako svetlost igra tako ključnu ulogu u svemu, od širokopojasnog interneta do kvantnog računarstva, postoji mnoštvo potencijalnih aplikacija.
To nije jedini način na koji su naučnici otkrili da dodatno usporava svetlost, osim prirodnog usporavanja koje se dešava u supstancama kao što je voda, ali njegova efikasnost i skalabilnost čine ga obećavajućom opcijom za dalje proučavanje.
„Sa ovim nalazima, naša studija otvara novi put za prilagođavanje toka svetlosti u metapovršinama“, pišu istraživači.
Istraživanje je objavljeno u Nano Letters.
