Une équipe de recherche conjointe de l’Université coréenne des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) et de l’Université du Nord-Est (NEU) aux États-Unis a réussi à transporter la lumière à l’aide de méta-réseaux non hermitiens.
La lumière est une propriété très délicate et vulnérable. La lumière peut être absorbée ou réfléchie à la surface area d’un matériau selon les propriétés de la matière ou changer de forme et être convertie en énergie thermique. En atteignant la area d’un matériau métallique, la lumière a également tendance à perdre de l’énergie au gain des électrons à l’intérieur du métal, un substantial éventail de phénomènes que nous appelons “perte optique”.
La production d’éléments optiques ultra-petits qui utilisent la lumière de diverses manières est très difficile vehicle furthermore la taille d’un composant optique est petite, additionally la perte optique est importante. Cependant, ces dernières années, la théorie non hermitienne, qui utilise la perte optique d’une manière entièrement différente, a été appliquée à la recherche en optique. De nouvelles découvertes en physique sont faites en adoptant une théorie non hermitienne qui englobe la perte optique, explorant les moyens d’utiliser le phénomène, contrairement à la physique générale où la perte optique est perçue comme un composant imparfait d’un système optique. Une « bénédiction déguisée » est ce qui semble initialement être un désastre mais qui se traduit finalement par de la possibility. Cette histoire de recherche est une bénédiction déguisée en physique.
Le professeur Junsuk Rho (départements de génie mécanique et de génie chimique) de POSTECH et les doctorants Heonyeong Jeon et Seokwoo Kim (génie mécanique) de POSTECH, et le professeur Yongmin Liu de la Northeastern University (NEU) à Boston et leur équipe de recherche conjointe ont pu pour contrôler la route des faisceaux lumineux à l’aide de systèmes de méta-réseaux non hermitiens. L’article a été présenté dans Science Innovations, la revue universitaire internationale.
Lorsque la lumière tombe sur une surface area métallique, les électrons du métal oscillent collectivement comme un seul corps avec l’onde lumineuse. Le phénomène est appelé polariton des plasmons de surface area ou SPP. Un «coupleur de réseau» est largement utilisé comme dispositif auxiliaire pour contrôler les instructions des SPP. L’efficacité du dispositif est limitée en ce qu’il convertit la lumière incidente à angle droit en SPP dans des instructions non souhaitées.
L’équipe de recherche a appliqué une théorie non hermitienne pour surmonter cet inconvénient. Pour commencer, l’équipe a calculé le issue théorique exceptionnel près duquel une certaine perte optique se produit. Ensuite, ils ont validé son efficacité par des expériences utilisant leur coupleur méta-réseau non hermitien spécialement conçu. Le coupleur de méta-réseau s’est avéré efficace pour fournir un contrôle unidirectionnel des SSP, ce qui était presque not possible avec d’autres coupleurs de réseau. Ils pourraient également faire en sorte que la lumière et le SPP se propagent dans des directions opposées en contrôlant la taille et la length des méta-réseaux. L’équipe de recherche a pu convertir la lumière incidente en SSP en lumière normale en utilisant le même dispositif de méta-réseau.
Les résultats de la recherche peuvent être utiles dans la recherche sur les capteurs quantiques dans divers domaines, tels que la détection d’antigènes pour le diagnostic de maladies ou de gaz nocifs dans l’atmosphère, qui, combinés à l’ingénierie, pourraient ouvrir la porte à un big éventail d’applications. Le professeur Junsuk Rho, qui dirigeait l’équipe, a déclaré : « Cette recherche a amené l’optique non hermitienne sur le territoire à l’échelle nanométrique. Elle contribuera au développement de futurs dispositifs plasmoniques dotés d’une excellente contrôlabilité de direction et de performances.
La recherche a été financée par la US Countrywide Science Basis, la Samsung Science and Engineering Basis et la Countrywide Study Foundation of Korea.
