Des recherches récentes ont montré qu'il est possible de créer une nouvelle forme de lumière en reliant la lumière à un électron, combinant ainsi les propriétés des deux. La lumière liée et un électron pourraient avoir des propriétés qui pourraient conduire à des circuits qui fonctionnent avec des paquets de lumière - des photons - au lieu d'électrons, selon des scientifiques de l'Imperial College de Londres, qui ont mené l'étude.
Il permettra également aux scientifiques d'étudier les phénomènes de physique quantique dans lesquels sont impliquées des particules plus petites que des atomes.
Dans les matériaux conventionnels, la lumière interagit avec une variété d'électrons présents sur et à l'intérieur du matériau. Mais en utilisant la physique théorique pour modéliser le comportement de la lumière et une classe de matériaux nouvellement découverte connue sous le nom d'isolants topologiques, les chercheurs de l'Imperial College ont découvert qu'elle pouvait interagir avec un seul électron en surface.
Cela vous permet de créer une paire qui combine les propriétés de la lumière et de l'électron. Habituellement, la lumière se déplace en ligne droite, mais lorsqu'elle est attachée à un électron, elle suivra son chemin à la surface du matériau.
Dans une étude publiée dans Nature Communications, le Dr Vincenzo Giannini et ses collègues ont modélisé cette interaction en utilisant une nanoparticule - une petite boule de moins de 0,00000001 mètre de diamètre - provenant d'un isolant topologique.
Leurs modèles ont montré que, tout comme la lumière prend les propriétés d'un électron et traverse une particule, un électron prend certaines propriétés de la lumière. Habituellement, lorsque les électrons se déplacent à travers des matériaux - par exemple, dans un circuit électrique - ils s'arrêtent lorsqu'ils rencontrent un défaut. Mais comme le groupe de Giannini l'a montré, même s'il y avait des zones imparfaites à la surface de la nanoparticule, l'électron les surmonterait toujours à l'aide de la lumière.
Si cela peut être appliqué aux circuits photoniques, ils seront plus fiables et moins sujets à la dégradation et aux défauts physiques.
«Les résultats de cette recherche auront un impact énorme sur la façon dont nous imaginons la lumière. Les isolants topologiques n'ont été découverts qu'au cours de la dernière décennie, mais ils nous fournissent déjà de nouveaux phénomènes à étudier et de nouvelles façons de tester des concepts importants en physique », explique Giannini. Et il ajoute que les phénomènes qu'il a modélisés dans les expériences peuvent être observés à l'aide de la technologie moderne, et son groupe travaille déjà avec des physiciens expérimentaux pour les mettre en œuvre.
Vidéo promotionelle:
Il croit que le processus qui conduit à la création d'une nouvelle forme de lumière peut être mis à l'échelle pour rendre ces phénomènes beaucoup plus faciles à observer. Actuellement, les phénomènes quantiques ne peuvent être observés qu'en étudiant de très petits objets ou des objets surfondus, mais la dernière percée pourrait permettre aux scientifiques d'étudier ces comportements à température ambiante.
ILYA KHEL
