Forskare upptäcker en ny egenskap hos ljus

förändringar i ljuset

Teamet av kemister vid University of California, Irvine har gjort en spännande upptäckt som avslöjar en ny interaktion mellan ljus och materia som var okänd fram till nu. Författarna föreslår att denna upptäckt har potential att förbättra solenergisystem, lysdioder, halvledarlasrar och andra tekniska framsteg.

I den här artikeln kommer vi att berätta vad forskarnas upptäckt om en ny egenskap av ljus.

Ny egenskap hos ljus

ljusstråle

Forskarna, i samarbete med sina motsvarigheter vid Kazan Federal University i Ryssland, beskrev i en nyligen publicerad publikation i tidskriften ACS Nano hur de upptäckte att fotoner, när de är instängda i nanometerskaliga utrymmen i kisel, De kan få ett betydande momentum jämförbart med elektroner i fasta material.

Enligt ett uttalande från studien har "kisel, som är det näst vanligaste elementet på vår planet och fungerar som grunden för samtida elektroniska enheter, mött hinder i sin tillämpning på optoelektronik på grund av dess dåliga optiska egenskaper." Dmitry Fishman, docent i kemi vid Irvine, är senior författare.

Enligt hans uttalande, kisel, i sin massiva form, Den har inte den inneboende förmågan att avge ljus. Men när det utsätts för synlig strålning har poröst, nanostrukturerat kisel förmågan att generera observerbart ljus. Detta fenomen har erkänts av forskare i många år, även om den exakta källan till belysningen fortfarande är en fråga om kontrovers.

Fishman förklarade att Arthur Comptons banbrytande upptäckt 1923 avslöjade att gammafotoner hade tillräckligt med momentum för att engagera sig i betydande interaktioner med elektroner, oavsett om de var fria eller bundna. Detta grundläggande fynd gav bevis för ljusets dubbla natur, som omfattade både våg- och partikelegenskaper. Tack vare det, Compton fick Nobelpriset i fysik 1927..

Genom våra utförda experiment har de visat att manipulering av synligt ljus i nanoskala kiselkristaller resulterar i optisk interaktion inom halvledare som är jämförbara.

För att förstå början av interaktionen, det är nödvändigt att gå tillbaka till början av 1900-talet. Under denna tid försökte CV Raman, en känd indisk fysiker som senare fick Nobelpriset i fysik 1930, att replikera Comptons experiment med hjälp av synligt ljus. Men han stod inför ett stort hinder: den anmärkningsvärda skillnaden mellan elektronernas rörelsemängd och det för synliga fotoner.

Trots ett bakslag resulterade Ramans studier av oelastisk spridning i vätskor och gaser i upptäckten av den vibrationella Raman-effekten, som är nu allmänt erkänd. Som ett resultat är spektroskopi, en viktig teknik för att studera materia, allmänt känd som Raman-spridning.

Raman-elektronspridning

ny egenskap av ljus

Medförfattare Eric Potma, som också är kemiprofessor vid Irvine, förklarade att avslöjandet av fotoniskt momentum i oordnat kisel kan tillskrivas en typ av elektronisk Raman-spridning. Men till skillnad från traditionell vibrationell Raman, Elektron Raman omfattar olika start- och slutpunkter för elektronen, ett fenomen som tidigare endast observerats i metalliska ämnen.

I sitt laboratorium skapade forskarna kiselglasprover med varierande grad av transparens, från amorft till kristallint. För att utföra sina experiment använde de en 300 nanometer tjock kiselfilm och riktade en exakt fokuserad kontinuerlig våglaserstråle, som de flyttade i en skanningsrörelse för att inskriva en sekvens av raka linjer.

Vid inlämning vissa områden vid temperaturer under 500 grader Celsius producerades ett enhetligt tvärbundet glasmaterial genom denna process. Tvärtom, när temperaturen översteg tröskeln på 500 C, bildades ett disparat halvledarglas. Denna spännande "lätta skumfilm" gjorde det möjligt för forskare att noggrant undersöka små fluktuationer i elektroniska, optiska och termiska egenskaper på nanoskala.

Enligt Fishman utgör just detta arbete en utmaning för vår nuvarande förståelse av hur ljus och materia interagerar, betonar den viktiga roll som fotoniskt momentum spelar i processen.

Interaktionen mellan elektroner och fotoner intensifieras i kaotiska system på grund av anpassningen av deras moment, ett fenomen som tidigare troddes endast inträffa med högenergiska gammafotoner i klassisk Compton-spridning. Denna banbrytande upptäckt öppnar nya möjligheter att utöka räckvidden för konventionell optisk spektroskopi. Det går utöver dess vanliga tillämpningar inom kemisk analys, såsom traditionell vibrationell Raman-spektroskopi som används i strukturella studier. Detta fynd understryker vikten av att ta hänsyn till fotonernas rörelsemängd när man undersöker informationen de bär.

tryckt ljus

ljusets egenskap

När blixten slår ner på en yta som saknar krökning lämnas en omisskännlig halvmåneform kvar. Denna observation fick forskarna att urskilja att fotoner vid den främre delen av den spiralformade ljuspelaren uppvisade en rotation runt dess kärna är jämförelsevis långsammare än fotonerna placerade på baksidan av strålen. Denna upptäckt ger effektivt en rimlig förklaring till just detta fenomen.

En grupp forskare från olika institutioner i Spanien och USA gjorde ett spännande avslöjande. De har identifierat en hittills okänd egenskap hos ljus, som de har kallat "autokopplare". Denna egenskap kan jämföras med en långsträckt spiral eller spiral, som påminner om en fjäder. Fynden, publicerade i tidskriften Science under titeln "Generation av extrema ultravioletta strålar med tidsvarierande orbital vinkelmomentum", har potential att bana väg för banbrytande tekniska framsteg.

Forskare kunde göra denna upptäckt baserat på tidigare experiment. Dessa experiment involverade att rikta två laserstrålar samtidigt in i ett moln av argongas. Genom att göra detta tvingades ljusstrålarna att kombineras och bilda en enhetlig stråle. Detta fick forskare att inse att ljus kan utöva en detekterbar mängd tryck på upplysta föremål. Denna princip är vad som skulle driva ett solsegel genom rymden.

Jag hoppas att du med denna information kan lära dig mer om ljusets nya egenskap som upptäckts av forskare.


Lämna din kommentar

Din e-postadress kommer inte att publiceras. Obligatoriska fält är markerade med *

*

*

  1. Ansvarig för uppgifterna: Miguel Ángel Gatón
  2. Syftet med uppgifterna: Kontrollera skräppost, kommentarhantering.
  3. Legitimering: Ditt samtycke
  4. Kommunikation av uppgifterna: Uppgifterna kommer inte att kommuniceras till tredje part förutom enligt laglig skyldighet.
  5. Datalagring: databas värd för Occentus Networks (EU)
  6. Rättigheter: När som helst kan du begränsa, återställa och radera din information.