Ekipa kemikov s kalifornijske univerze v Irvinu je prišla do vznemirljivega odkritja, ki razkriva novo interakcijo med svetlobo in snovjo, ki do zdaj ni bila znana. Avtorji menijo, da ima to odkritje potencial za izboljšanje sistemov sončne energije, svetlečih diod, polprevodniških laserjev in drugih tehnoloških napredkov.
V tem članku vam bomo povedali, kakšna so odkritja znanstvenikov o a nova lastnost svetlobe.
Nova lastnost svetlobe
Raziskovalci so v sodelovanju s svojimi kolegi na Kazanski zvezni univerzi v Rusiji podrobno opisali v nedavni objavi v reviji ACS Nano, kako so odkrili, da fotoni, ko so omejeni v nanometrske prostore v siliciju, Lahko pridobijo velik zagon, ki je primerljiv z zagonom elektronov v trdnih materialih.
Glede na izjavo iz študije se "silicij, ki je drugi najpogostejši element na našem planetu in služi kot osnova sodobnih elektronskih naprav, sooča z ovirami pri uporabi v optoelektroniki zaradi svojih slabih optičnih lastnosti." Dmitry Fishman, izredni profesor kemije na Irvineu, je glavni avtor.
Po njegovi izjavi silicij v svoji masivni obliki, Nima prirojene sposobnosti oddajanja svetlobe. Ko pa je izpostavljen vidnemu sevanju, lahko porozni, nanostrukturirani silicij ustvari opazno svetlobo. Ta pojav znanstveniki priznavajo že vrsto let, čeprav je točen vir osvetlitve še vedno sporen.
Fishman je pojasnil, da je pionirsko odkritje Arthurja Comptona leta 1923 pokazalo, da imajo fotoni gama dovolj zagona, da se vključijo v pomembne interakcije z elektroni, ne glede na to, ali so prosti ali vezani. Ta temeljna ugotovitev je zagotovila dokaze za dvojno naravo svetlobe, ki zajema značilnosti valov in delcev. Zahvaljujoč temu, Compton je leta 1927 prejel Nobelovo nagrado za fiziko..
Z našimi izvedenimi poskusi so pokazali, da manipulacija z vidno svetlobo znotraj silicijevih kristalov v nanometrskem merilu povzroči optično interakcijo znotraj polprevodnikov, ki so primerljive.
Da bi razumeli začetek interakcije, se je treba vrniti na začetek 20. stoletja. V tem času je CV Raman, priznani indijski fizik, ki je kasneje leta 1930 prejel Nobelovo nagrado za fiziko, poskušal ponoviti Comptonov poskus z uporabo vidne svetlobe. Vendar se je soočil z veliko oviro: opaznim neskladjem med gibalno količino elektronov in količino vidnih fotonov.
Ramanove študije o neelastičnem sipanju v tekočinah in plinih so kljub neuspehu povzročile odkritje vibracijskega Ramanovega učinka, ki je zdaj splošno priznan. Posledično je spektroskopija, pomembna tehnika za preučevanje snovi, splošno znana kot Ramanovo sipanje.
Ramansko sipanje elektronov
Soavtor Eric Potma, ki je tudi profesor kemije na Irvinu, je pojasnil, da je razkritje fotonskega zagona v neurejenem siliciju mogoče pripisati vrsti elektronskega Ramanovega sipanja. Vendar pa za razliko od tradicionalnega vibracijskega Ramana, Elektronski Raman zajema različne začetne in končne točke za elektron, pojav, ki je bil prej opažen samo v kovinskih snoveh.
V svojem laboratoriju so raziskovalci ustvarili vzorce silicijevega stekla z različnimi stopnjami prosojnosti, od amorfnega do kristalnega. Za izvedbo svojih poskusov so uporabili 300-nanometrsko debel silikonski film in usmerili natančno fokusiran neprekinjen laserski žarek, ki so ga premaknili v skenirajočem gibanju, da bi vpisali zaporedje ravnih črt.
Pri oddaji določenih območjih pri temperaturah pod 500 stopinj Celzija je bil s tem postopkom proizveden enoten zamrežen stekleni material. Nasprotno, ko so temperature presegle prag 500 C, je nastalo različno polprevodniško steklo. Ta zanimivi "lahki penasti film" je znanstvenikom omogočil natančno preučevanje majhnih nihanj v elektronskih, optičnih in toplotnih značilnostih na nanometru.
Po besedah Fishmana to posebno delo predstavlja izziv za naše trenutno razumevanje interakcije svetlobe in materije, poudarjanje pomembne vloge, ki jo ima fotonski zagon v procesu.
Interakcija med elektroni in fotoni se v kaotičnih sistemih okrepi zaradi poravnave njihovih momentov, pojav, za katerega se je prej mislilo, da se pojavlja le pri visokoenergijskih fotonih gama v klasičnem Comptonovem sipanju. To prelomno odkritje odpira nove možnosti za razširitev dosega običajne optične spektroskopije. Presega svoje običajne aplikacije v kemijski analizi, kot je tradicionalna vibracijska Ramanova spektroskopija, ki se uporablja v strukturnih študijah. Ta ugotovitev poudarja pomen upoštevanja zagona fotonov pri preučevanju informacij, ki jih nosijo.
tiskana svetloba
Ko strela udari v površino, ki nima ukrivljenosti, ostane nezmotljiva oblika polmeseca. To opazovanje je vodilo znanstvenike do ugotovitve, da fotoni na skrajnem sprednjem delu spiralno oblikovanega svetlobnega stebra kažejo vrtenje okoli njegovo jedro sorazmerno počasnejše od fotonov, postavljenih na zadnji strani žarka. To odkritje dejansko zagotavlja verodostojno razlago za ta poseben pojav.
Skupina znanstvenikov iz različnih ustanov v Španiji in ZDA je prišla do vznemirljivega razkritja. Identificirali so doslej neznano lastnost svetlobe, ki so jo poimenovali "avtocouple". To lastnost lahko primerjamo s podolgovato spiralo ali vijačnico, ki spominja na vzmet. Ugotovitve, objavljene v reviji Science pod naslovom "Generacija ekstremnih ultravijoličnih žarkov s časovno spremenljivim orbitalnim kotnim momentom," imajo potencial, da utrejo pot prelomnemu tehnološkemu napredku.
Znanstveniki so to odkritje lahko prišli na podlagi prejšnjih poskusov. Ti poskusi vključevalo usmerjanje dveh laserskih žarkov hkrati v oblak plina argona. S tem so bili svetlobni žarki prisiljeni združiti in tvoriti enoten žarek. To je pripeljalo znanstvenike do spoznanja, da lahko svetloba izvaja zaznavno količino pritiska na osvetljene predmete. To načelo je tisto, kar bi poganjalo sončno jadro skozi vesolje.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o novi lastnosti svetlobe, ki so jo odkrili znanstveniki.