Tim hemičara sa Univerziteta u Kaliforniji Irvine došao je do uzbudljivog otkrića koje otkriva novu interakciju između svjetlosti i materije koja je do sada bila nepoznata. Autori sugeriraju da ovo otkriće ima potencijal da poboljša sisteme solarne energije, diode koje emituju svjetlost, poluvodičke lasere i druga tehnološka dostignuća.
U ovom članku ćemo vam reći šta su otkrili naučnici o a novo svojstvo svjetlosti.
Novo svojstvo svjetlosti
Istraživači su, u saradnji sa svojim kolegama sa Kazanskog federalnog univerziteta u Rusiji, detaljno opisali u nedavnoj publikaciji u časopisu ACS Nano kako su otkrili da fotoni, kada su zatvoreni u nanometarskim prostorima u silicijumu, Oni mogu dobiti značajan zamah koji se može uporediti sa zamahom elektrona u čvrstim materijalima.
Prema izjavi iz studije, "silicijum, koji je drugi najzastupljeniji element na našoj planeti i koji služi kao osnova savremenih elektronskih uređaja, suočio se sa preprekama u svojoj primeni u optoelektronici zbog svojih loših optičkih karakteristika." Dmitry Fishman, vanredni profesor hemije u Irvineu, je stariji autor.
Prema njegovoj izjavi, silicijum, u svom masivnom obliku, Nema inherentnu sposobnost da emituje svetlost. Međutim, kada je izložen vidljivom zračenju, porozni, nanostrukturirani silicijum ima sposobnost da generiše vidljivu svetlost. Naučnici su ovu pojavu prepoznali dugi niz godina, iako je tačan izvor osvjetljenja i dalje predmet kontroverzi.
Fishman je objasnio da je pionirsko otkriće Arthura Comptona 1923. godine otkrilo da gama fotoni imaju dovoljno zamaha da se uključe u značajne interakcije s elektronima, bilo da su slobodni ili vezani. Ovo fundamentalno otkriće pružilo je dokaze za dvostruku prirodu svjetlosti, koja obuhvata karakteristike valova i čestica. zahvaljujući tome, Compton je dobio Nobelovu nagradu za fiziku 1927..
Kroz naše provedene eksperimente, oni su pokazali da manipulacija vidljivom svjetlošću unutar nanorazmjernih silicijskih kristala rezultira optičkom interakcijom unutar poluvodiča koji su uporedivi.
Da biste razumeli početak interakcije, potrebno je vratiti se na početak 20. vijeka. Za to vrijeme, CV Raman, poznati indijski fizičar koji je kasnije dobio Nobelovu nagradu za fiziku 1930. godine, pokušao je ponoviti Comptonov eksperiment koristeći vidljivu svjetlost. Međutim, suočio se sa velikom preprekom: primetno neslaganje između impulsa elektrona i momenta vidljivih fotona.
Uprkos neuspehu, Ramanove studije o neelastičnom rasejanju u tečnostima i gasovima dovele su do otkrića vibracionog Ramanovog efekta, koji danas je široko priznato. Kao rezultat toga, spektroskopija, vitalna tehnika za proučavanje materije, je opšte poznata kao Ramanovo rasejanje.
Ramanovo rasipanje elektrona
Koautor Eric Potma, koji je također profesor hemije u Irvineu, objasnio je da se otkrivanje fotonskog momenta u neuređenom silicijumu može pripisati vrsti elektronskog Ramanovog raspršenja. Međutim, za razliku od tradicionalnog vibracionog Ramana, Raman elektrona obuhvata različite početne i krajnje tačke za elektron, fenomen koji je ranije uočen samo u metalnim supstancama.
U svojoj laboratoriji, istraživači su kreirali uzorke silikonskog stakla sa različitim stepenom transparentnosti, od amorfnog do kristalnog. Da bi izveli svoje eksperimente, koristili su silikonski film debljine 300 nanometara i usmjerili precizno fokusiranu lasersku zraku kontinuiranog talasa, koju su pokretali skenirajući kako bi upisali niz pravih linija.
Prilikom podnošenja U određenim regionima na temperaturama ispod 500 stepeni Celzijusa, ovim postupkom je proizveden uniformni umreženi stakleni materijal. Naprotiv, kada su temperature prešle prag od 500 C, formiralo se različito poluvodičko staklo. Ovaj intrigantni "svjetlosni pjenasti film" omogućio je naučnicima da pomno ispitaju male fluktuacije elektronskih, optičkih i termičkih karakteristika na nanoskali.
Prema Fishmanu, ovaj konkretni rad predstavlja izazov našem trenutnom razumijevanju interakcije svjetlosti i materije, naglašavajući važnu ulogu koju fotonski impuls igra u procesu.
Interakcija između elektrona i fotona je intenzivirana u haotičnim sistemima zbog poravnanja njihovih momenata, fenomen za koji se ranije smatralo da se javlja samo kod visokoenergetskih gama fotona u klasičnom Comptonovom rasejanju. Ovo revolucionarno otkriće otvara nove mogućnosti za proširenje dosega konvencionalne optičke spektroskopije. Ona prevazilazi uobičajene primene u hemijskoj analizi, kao što je tradicionalna vibraciona Raman spektroskopija koja se koristi u strukturalnim studijama. Ovo otkriće naglašava važnost razmatranja impulsa fotona pri ispitivanju informacija koje oni nose.
štampano svetlo
Kada munja udari u površinu kojoj nedostaje zakrivljenost, iza sebe ostaje nepogrešiv oblik polumjeseca. Ovo zapažanje navelo je naučnike da razaznaju da fotoni u krajnjem prednjem dijelu svjetlosnog stupa u obliku spirale pokazuju rotaciju oko njegovo jezgro je relativno sporije od fotona smještenih na stražnjoj strani snopa. Ovo otkriće efektivno pruža uvjerljivo objašnjenje za ovaj poseban fenomen.
Grupa naučnika iz različitih institucija u Španiji i Sjedinjenim Državama napravila je uzbudljivo otkriće. Identifikovali su do sada nepoznatu karakteristiku svetlosti, koju su nazvali "autopar". Ovo svojstvo se može uporediti sa izduženom spiralom ili spiralom, koja podsjeća na oprugu. Nalazi, objavljeni u časopisu Science pod naslovom "Generacija ekstremnih ultraljubičastih zraka sa vremenski promjenjivim orbitalnim ugaonim momentom", imaju potencijal da utre put revolucionarnom tehnološkom napretku.
Naučnici su uspjeli doći do ovog otkrića na osnovu prethodnih eksperimenata. Ovi eksperimenti uključivalo usmjeravanje dva laserska zraka istovremeno u oblak plina argona. Radeći to, svjetlosni zraci su bili prisiljeni da se kombinuju i formiraju jedinstveni snop. Ovo je navelo naučnike da shvate da svetlost može da izvrši detektljiv pritisak na osvetljene objekte. Ovaj princip je ono što bi pokretalo solarno jedro kroz svemir.
Nadam se da uz ove informacije možete saznati više o novom svojstvu svjetlosti koje su otkrili naučnici.