„O astfel de deformare mecanică oprește conducția; materialul se transformă într-un izolator și, în consecință, electronii sunt legați de nivelurile Landau. Prin urmare, deformarea grafenului are un efect similar asupra electronilor dintr-un material ca un câmp magnetic, chiar și fără magnet. Ne-am întrebat dacă o abordare similară ar funcționa și pentru fotoni.”

Într-o colaborare cu Kobus Kuipers de la Universitatea de Tehnologie Delft, grupul Verhagen a demonstrat într-adevăr un efect similar pentru lumina dintr-un cristal fotonic.

„Un cristal fotonic constă în mod normal dintr-un model regulat – bidimensional – de găuri într-un strat de siliciu. Lumina se poate mișca liber în acest material, la fel ca electronii din grafen”, spune primul autor René Barczyk, care și-a susținut cu succes teza de doctorat pe această temă în 2023. „Încălcarea acestei regularități în mod exact va deforma matricea și, în consecință, blocați fotonii. Așa creăm niveluri Landau pentru fotoni.”

În nivelurile Landau undele de lumină nu se mai mișcă; ele nu curg prin cristal, ci stau nemișcate. Cercetătorii au reușit să demonstreze acest lucru, arătând că deformarea matricea de cristale are un efect similar asupra fotonilor ca un câmp magnetic pe electroni.

Verhagen spune: „Jucându-ne cu modelul de deformare, am reușit chiar să stabilim diferite tipuri de câmpuri magnetice eficiente într-un singur material. Ca rezultat, fotonii se pot deplasa prin anumite părți ale materialului, dar nu și în altele. Prin urmare, aceste informații oferă, de asemenea, noi modalități de a orienta lumina asupra unui cip.”

Lucrările lui Verhagen și a echipei sale au fost inspirate de predicțiile teoretice ale cercetătorilor de la Universitatea de Stat din Pennsylvania și de la Universitatea Columbia. Verhagen își amintește: „Când făceam primele măsurători, s-a întâmplat să vorbesc cu unul dintre autorii acestui alt studiu. Când s-a dovedit că și ei căutau dovezi experimentale ale efectului, am decis să nu concuram pentru a fi primii. să publice, ci să trimită lucrarea simultan editorului.”

Deși unele detalii în abordare diferă, ambele echipe au reușit să oprească mișcarea undelor luminoase și să observe nivelurile Landau prin deformarea unui fotonic bidimensional. cristal.

„Acest lucru aduce aplicațiile pe cip mai aproape”, spune Verhagen. „Dacă putem limita lumina la scară nanometrică și o oprim astfel, puterea ei va fi îmbunătățită enorm. Și nu numai într-o singură locație, ci pe întreaga suprafață a cristalului. O astfel de concentrare a luminii este foarte importantă în dispozitivele nanofotonice, pentru exemplu pentru dezvoltarea laserelor eficiente sau a surselor de lumină cuantică.”

(Fluierul)