Singapur Ulusal Üniversitesi (NUS) araştırmacıları, “süperkritik bağlantı” olarak adlandırılan yeni bir kavram ortaya çıkardı. Bu kavram, foton yükseltme verimliliğinde katlanarak artış sağlıyor. Bu keşif, sadece mevcut paradigmalara meydan okumakla kalmıyor, aynı zamanda ışık emisyonunun kontrolünde yeni bir yönelim açıyor.
Düşük enerjili fotonları yüksek enerjili fotonlara dönüştürme süreci olan foton yükseltme, üstün çözünürlüklü görüntülemeden gelişmiş fotoniğe kadar geniş uygulamalara sahip kritik bir tekniktir. Ancak, lantanit katkılı nanoparçacıkların ışıma yoğunluğundaki doğal sınırlamalar ve optik rezonansların kritik bağlantı koşulları nedeniyle verimli foton yükseltme arayışı zorluklarla karşılaşmıştır.
“Süperkritik bağlantı” kavramı, bu zorlukları ele almak için önemli bir rol oynamaktadır. NUS Kimya Bölümü’nden Profesör LIU Xiaogang liderliğindeki bir araştırma ekibi tarafından önerilen bu temelde yeni yaklaşım, “sürekli bağlantıda bağlı durumlar” (BIC’ler) fizikine dayanmaktadır. BIC’ler, ışığın teorik olarak sonsuz ömre sahip açık yapılar içinde hapsolmasını sağlayan olaylardır ve kritik bağlantı sınırlarını aşar. Bu olaylar, ışığın normal davranışından farklıdır. Bu yapılar içinde karanlık ve parlak modlar arasındaki etkileşimi manipüle ederek, elektromanyetik olarak indüklenmiş şeffaflığın klasik analoğuna benzer şekilde, araştırmacılar sadece yerel optik alanı artırmakla kalmaz, aynı zamanda ışık emisyonunun yönünü de hassas bir şekilde kontrol eder.
Bulguları, Nature dergisinde yayınlandı.
Süperkritik bağlantının deneysel doğrulaması, yükseltme luminesansında sekiz sıra büyüklüğünde bir artışı gösteren önemli bir ilerleme kaydetmektedir. Deneysel kurulum, yükseltme nanoparçacıkları ile kaplı bir fotoni kristal nanotabakadan oluşur. Bu nanoparçacıklar, mikro ölçekli kaynaklar ve lazerler olarak hizmet eder. BIC’lerin benzersiz özellikleri, ışığın dağılımının ihmal edilebilir olması ve ışık noktalarının mikro ölçekli boyutları, yayılan ışığın odaklanması ve yön kontrolünde hassasiyetin sağlanmasında kullanılmıştır. Bu, ışığın durumunu kontrol etmek için yeni olanaklar sunar.
Prof. Liu, “Bu çığır açan buluş, sadece temel bir keşif değil, nanofotonik alanında bir paradigma değişikliği olarak, nanometre ölçeğinde ışık manipülasyonu anlayışımızı değiştiriyor. Süperkritik bağlantının sonuçları, foton yükseltme ötesinde, kavuşmuş rezonatörlere dayalı kuantum fotoniği ve çeşitli sistemlerde potansiyel ilerlemeler sunmaktadır.” dedi.
“Bu çalışmanın sonuçlarıyla araştırma topluluğu uğraşırken, evrenimizin en temel unsurlarından biri olan ışığın eşsiz bir hassasiyet ve verimlilikle kontrol edilebileceği bir geleceğe doğru kapı açılmaktadır.” diye ekledi Prof. Liu.