Физики открыли аномальные волны взаимодействия света и материи

Исследователи предсказали существование необычных электромагнитных волн пикометрового масштаба.

Физики из Университета Пердью обнаружили новые волны с пространственными вариациями электромагнитных полей пикометрового масштаба, которые могут распространяться в полупроводниках. Пикофотонные волны можно использовать для разработки новых оптических устройств для квантовых технологий, считают исследователи.

Взаимодействие света и материи в материалах играет центральную роль в нескольких фотонных устройствах, от лазеров до детекторов. За последнее десятилетие нанофотоника, изучение того, как свет течет в нанометровом масштабе в инженерных структурах, таких как фотонные кристаллы и метаматериалы, привели к важным достижениям.

Давней загадкой в этой области было недостающее звено между атомными решетками, их симметриями и той ролью, которую оно играет в световых полях пикоскопического масштаба, говорят авторы исследования. Чтобы разобраться с этим вопросом, физики-теоретики разработали гамильтоновскую структуру материи Максвелла и применили к ней квантовую теорию светоиндуцированного отклика в материалах.

Ученые доказали, что среди традиционных хорошо известных электромагнитных волн в атомной решетке должны возникать новые аномальные волны. Эти световые волны сильно колеблются даже в пределах одного фундаментального строительного блока кристалла кремния. 

Природные материалы сами по себе имеют богатую внутреннюю симметрию кристаллической решетки, и свет сильно зависит от этой симметрии. Наша ближайшая цель — применить теорию к множеству квантовых и топологических материалов, а также экспериментально подтвердить существование этих новых волн.

Сатвик Бхарадвадж, научный сотрудник Университета Пердью и соавтор исследования