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光在变形的晶体中静止

导读 AMOLF 研究人员与代尔夫特理工大学合作,通过使包含光波的二维光子晶体变形,成功地使光波停止。研究人员表明,即使是微小的变形也会对晶...

AMOLF 研究人员与代尔夫特理工大学合作,通过使包含光波的二维光子晶体变形,成功地使光波停止。研究人员表明,即使是微小的变形也会对晶体中的光子产生重大影响。这类似于磁场对电子的影响。

AMOLF 小组负责人 Ewold Verhagen 表示:“这一原理提供了一种新方法来减慢光场速度,从而增强光场强度。在芯片上实现这一点对于许多应用来说尤其重要。”

研究人员已在《自然光子学》杂志上发表了他们的发现。与此同时,宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组在同一期刊上发表了一篇文章,介绍了他们如何独立于荷兰团队证明了相同的效果。

在小尺度上操纵材料中的光流有利于纳米光子芯片的开发。对于电子来说,这种操纵可以通过磁场来实现;洛伦兹力引导电子的运动。然而,这对于光子来说是不可能的,因为它们不带电荷。

AMOLF 光子力小组的研究人员正在寻找技术和材料,使他们能够向光子施加类似于磁场效应的力。

电子

“我们从电子在材料中的行为方式中寻找灵感。在导体中,电子原则上可以自由移动,但外部磁场可以阻止这种情况。磁场引起的圆周运动会停止传导,因此电子可以仅当它们具有非常特定的能量时,它们才存在于材料中。这些能级称为朗道能级,它们是磁场中电子的特征。”Verhagen 说。

“但是,在二维材料石墨烯中——由排列在晶体中的单层碳原子组成——这些朗道能级也可能是由与磁场不同的机制引起的。一般来说,石墨烯是一种良好的电子导体,但是当晶体阵列变形时,例如像弹性体一样拉伸它,这种情况就会发生变化。

“这种机械变形会停止传导;材料变成绝缘体,因此电子被束缚在朗道能级上。因此,即使没有磁铁,石墨烯的变形对材料中的电子也有与磁场类似的影响。我们问如果类似的方法也适用于光子,我们自己就可以了。”

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