Hapsedilen kızılötesi ışık, Cornell'de mıknatıs kullanmadan 300 femtosaniyelik manyetik alana dönüşüyor
Shivaksh Rawat, Samyobrata Mukherjee ve Gennady Shvets'in Cornell University'de tasarladığı germanyum metayüzey, orta kızılötesi ışığı hapsediyor. Dizi yakın kızılötesi kısa bir darbeyle aydınlatıldığında elektron-boşluk çiftleri ortaya çıkıyor, kırılma indisi birden değişiyor ve depolanan optik enerjinin bir bölümü durağan bir manyetik alana geçiyor. Ortada ne mıknatıs var ne de manyetik malzeme. Alan yaklaşık 300 femtosaniye, yani orta kızılötesi dalganın kabaca 20 çevrimi kadar sürüyor.
Bilim··Sabah
Işık geçtikten sonra Cornell metayüzeyinde duran bir alan kalıyor
Shivaksh Rawat, Gennady Shvets'in Cornell University'deki grubunda doktora öğrencisi; Samyobrata Mukherjee aynı grupta doktora sonrası araştırmacı. Advanced Science'ta yayımlanan makalede, ışığı hapseden mühendislik ürünü bir metayüzeyle dış mıknatıs ya da manyetik malzeme olmadan güçlü durağan manyetik alanların elde edilebileceğini bildiriyorlar. Dizi, orta kızılötesi ışığı tutmak için tasarlanmış iki boyutlu germanyum nanoyapılardan oluşan dikdörtgen bir örgü. Işık hâlâ yapının içindeyken daha yüksek enerjili yakın kızılötesi kısa bir darbe geliyor. Ekibin modellemesinde yakın kızılötesi ışık germanyum atomlarından elektronları koparıyor, geriye elektron boşlukları ve çok sayıda serbest elektron kalıyor.[1], [2]
Zaman arayüzü, dalganın enerjisini sıfır frekanslı bir kipe taşıyor
Kırılma indisindeki ani değişim, ekibin zaman arayüzü dediği durumu kuruyor. Bir ışık dalgası hava ile su arasındaki gibi uzamsal bir arayüzle karşılaştığında bir bölümü yansıyor, bir bölümü geçiyor; ortamın optik özellikleri birden değiştiğinde de yansıyan ve geçen dalgalar ortaya çıkıyor. Zaman arayüzünün ayırt edici yanı, sistemin sıfır frekanslı durağan kipini de uyarabilmesi: ışığın hızla salınan manyetik alanının bir bölümü duruyor ve yerinde kalan bir manyetik alan örüntüsüne dönüşüyor. Advanced Science makalesinde ilk enerjinin bir bölümü kırmızıya kaymış yeni dalgalara geçiyor, kalanı ise sıcak noktalarda dolanan serbest elektronların kinetik enerjisi olarak tutuluyor; bu elektronların kurduğu akım halkaları manyetik alanı ayakta tutuyor. Ortamın özellikleri, hapsedilen ışığın çıkabileceğinden daha hızlı değişiyor, taşınan enerji de dışarı ışınmak yerine dönüşüyor.[1], [2]
Ömrü kayıplar belirliyor, yaklaşım metal olmayan yüzeylerde de işliyor
Kayıplar olmasa mıknatıslanma süresiz kalırdı; olağan koşullarda alan yaklaşık 300 femtosaniye sürüyor, bu da orta kızılötesi dalganın kabaca 20 çevrimine denk geliyor. Rawat, kullandıkları yerel serbest taşıyıcı üretimi yaklaşımının malzemeden bağımsız olduğunu ve metal olmayan her yüzeyde işlediğini bildiriyor; bir aygıta girme ihtimali açısından ağırlığı olan sav bu. Cornell ekibi çalışmanın spintronik, manyetik veri depolama, fotonik ve kuantum hesaplama ile manyetik ortamların hassas denetimi açısından yeni yönler açabileceğini yazıyor. Araştırma University of Dayton Research Institute, Office of Naval Research ve Army Research Office desteğiyle yürütüldü; hesaplamaların bir bölümü Cornell University Laboratory of Plasma Studies kaynaklarıyla yapıldı.[1], [2]
