Yayınlanan yeni bir çalışma Bilim ilerlemeleri Manchester Üniversitesi ve Oviedo Üniversitesi Ulusal Grafen Enstitüsü’nden araştırmacılar tarafından, alçı ve tebeşir binasında kullanımı ile daha iyi bilinen bir mineral olan alçıda daha önce görünmeyen bir ışık davranışını ortaya çıkardılar.
Ekip, bir makas fonon polariton olarak bilinen nadir bir dalga türünü, malzemenin iki boyutlu bir formunda ortaya çıkardı. Fonon polaritonları, ışık bazı kristallerde atomik titreşimlerle etkileşime girdiğinde ortaya çıkan ışık maddesi hibrit dalgalardır. Malzemelerde olağandışı şekillerde seyahat edebilir ve ışığı son derece küçük hacimlere konsantre edebilirler.
Bu çalışmada, araştırmacılar ince alçı filmlerinde, bu dalgaların, benzersiz bir kanalize durumdan geçen hiperbolikten eliptik davranışa kayarak topolojik bir geçişe uğradığını bulmuşlardır.
Bu geçiş, bilim adamlarının ışığın malzemede nasıl yayıldığını ayarlamalarını sağlar.
Pablo Díaz Núñez, “Daha önceki çalışmalarda kesme fonon polaritonlarının çalışmaları, hiperbolik rejimdeki dökme kristallerle sınırlıydı. Çalışmamızda, bu ilk bulguları 2 boyutlu bir materyalde kesme polaritonları ile tamamlamayı amaçladık.” Dedi.
“Ve dikkat çekici bir şekilde, alçıdaki kesme fonon polaritonlarının, aralarında kanalizasyon ile hiperbolikten eliptik yayılmaya topolojik bir geçişi desteklediğini keşfettik.”
Dr. Díaz Núñez, “Dahası, ışığı dalga boyundan yirmi beş kat daha küçük bir alana hapsedebildik ve onu vakumdaki hızının sadece bir kısmına yavaşlatabildik. Bu, nano ölçekte ışığı manipüle etmek için yeni olasılıklar açıyor.”
Araştırma ayrıca kristal simetrisinin rolünü vurgulamaktadır. Alçı, özellikle asimetrik ışık yayılımı ve enerji kaybına, kesme polaritonlarının merkezi özelliklerine yol açan monoklinik kristal sistemine düşük simetriye sahip bir malzeme sınıfına aittir.
Bu bulgular, fonon polariton yayılmasının temel araştırmalarının ötesine uzanır ve termal yönetim, algılama ve geleneksel optik sınırlarının ötesinde görüntüleme gibi ışığın hassas kontrolüne dayanan alanlarda gelecekteki gelişmeleri destekleyebilir. Dahası, çalışma alçıtaşı, Hasitan olmayan fotonikler gibi gelişmekte olan alanlarda ileri fotonik kavramları keşfetmek için yeni bir platform olarak sunmaktadır.
