Un equipo de investigación dirigido por científicos del Centro de Investigación de Ciencias Avanzadas en The Graduate Center, CUNY CUNY ASRC, en colaboración con la Universidad Nacional de Singapur, la Universidad de Texas en Austin y la Universidad de Monash, ha empleado conceptos "twistrónicos" elciencia de estratificar y retorcer materiales bidimensionales para controlar sus propiedades eléctricas para manipular el flujo de luz de manera extrema. Los resultados, publicados en la revista Naturaleza , mantenga la promesa de los avances de Leapfrog en una variedad de tecnologías impulsadas por la luz, incluidos dispositivos de nanoimagen, computadoras ópticas de alta velocidad y baja energía y biosensores.
El equipo se inspiró en el reciente descubrimiento de la superconductividad en un par de capas de grafeno apiladas que se rotaron al "ángulo de giro mágico" de 1.1 grados. En esta configuración, los electrones fluyen sin resistencia. Por separado, cada capa de grafeno no muestrapropiedades eléctricas especiales. El descubrimiento ha demostrado cómo el control cuidadoso de las simetrías rotacionales puede revelar respuestas materiales inesperadas.
El equipo de investigación descubrió que se puede aplicar un principio análogo para manipular la luz de formas muy inusuales. En un ángulo de rotación específico entre dos capas ultrafinas de trióxido de molibdeno, los investigadores pudieron evitar la difracción óptica y permitir una propagación de luz robustahaz enfocado a las longitudes de onda deseadas.
Por lo general, la luz irradiada desde un pequeño emisor colocado sobre una superficie plana se expande en círculos muy parecidos a las ondas excitadas por una piedra que cae en un estanque. En sus experimentos, los investigadores apilaron dos delgadas láminas de trióxido de molibdeno, unmaterial utilizado típicamente en procesos químicos, y rotó una de las capas con respecto a la otra. Cuando los materiales fueron excitados por un pequeño emisor óptico, observaron una emisión de luz ampliamente controlable sobre la superficie a medida que variaba el ángulo de rotación.demostraron que, en el ángulo de giro mágico fotónico, la bicapa configurada soporta una propagación de luz robusta y libre de difracción en haces de canales bien enfocados en un amplio rango de longitudes de onda.
"Si bien los fotones, los cuantos de luz, tienen propiedades físicas muy diferentes a los electrones, nos ha intrigado el descubrimiento emergente de twistronics y nos hemos estado preguntando si los materiales bidimensionales retorcidos también pueden proporcionar propiedades de transporte inusuales para la luz, para beneficiar las tecnologías basadas en fotones ", dijo Andrea Alù, directora fundadora de la Iniciativa Fotónica del CUNY ASRC y profesora de física de Einstein en el Graduate Center." Para revelar este fenómeno, utilizamos capas delgadas de trióxido de molibdeno. Al apilar dos de talescapas superiores unas de otras y controlando su rotación relativa, hemos observado un control dramático de las propiedades de guía de la luz. En el ángulo mágico fotónico, la luz no difracta, y se propaga muy confinada a lo largo de líneas rectas. Esta es una característica ideal para la nanocienciay tecnologías fotónicas "
"Nuestro descubrimiento se basó en un material bastante específico y un rango de longitud de onda, pero con la nanofabricación avanzada podemos modelar muchas otras plataformas de materiales para replicar estas características ópticas inusuales en una amplia gama de longitudes de onda de luz", dijo la Universidad Nacional de Singapur NUSestudiante de posgrado Guangwei Hu, quien es el primer autor del estudio y un investigador visitante a largo plazo con el grupo de Alù. "Nuestro estudio muestra que los twistrónicos para fotones pueden abrir oportunidades realmente emocionantes para las tecnologías basadas en la luz, y estamos entusiasmados de continuar explorando estosoportunidades ", dijo el profesor CW Qiu, co-asesor del Sr. Hu en NUS.
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Materiales proporcionado por Centro de Investigación de Ciencias Avanzadas, GC / CUNY . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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