En tidigare okänd typ av ljusvåg har upptäckts av forskare, baserad på pionjärarbetet av en skotsk vetenskapsman från 1800-talet.

Ekvationer utvecklade av den kända matematikern och fysikern James Clerk Maxwell har hjälpt till att avslöja hur kristaller kan manipuleras för att producera en distinkt form av ljusvåg.

Fenomenet – som nyligen hette Dyakonov-Voigt-vågorna – kan ha en rad användbara tillämpningar, som att förbättra biosensorer som används för att screena blodprover eller utveckla fiberoptiska kretsar som överför data mer effektivt.

Forskare och ingenjörer från University of Edinburgh och Pennsylvania State University gjorde upptäckten genom att analysera hur ljus - som färdas i form av vågor - interagerar med vissa naturligt förekommande eller konstgjorda kristaller.

De fann att Dyakonov-Voigt-vågor produceras i en specifik region - känd som ett gränssnitt - där kristallerna möter ett annat material, som olja eller vatten. Dessa vågor kan produceras endast med vissa typer av kristaller vars optiska egenskaper beror på i vilken riktning ljuset passerar genom dem, säger forskare.

Teamet identifierade vågornas unika egenskaper med hjälp av matematiska modeller som inkorporerade ekvationer utvecklade av James Clerk Maxwell. Sedan mitten av 1800-talet, forskning om hur ljus interagerar med kristaller har byggt på Maxwells arbete, som studerade vid University of Edinburgh från 16 års ålder.

Dyakonov-Voigt vågor, uppkallad efter två ledande vetenskapsmän, minskar när de rör sig bort från gränssnittet – en process som kallas förfall – och färdas bara i en enda riktning, laget hittade. Andra typer av så kallade ytvågor sönderfaller snabbare och färdas i flera riktningar.

Dr Tom Mackay, vid University of Edinburghs School of Mathematics, som tillsammans ledde studien, sa:"Dyakonov-Voigt-vågor representerar ett steg framåt i vår förståelse av hur ljus interagerar med komplexa material, och erbjuder möjligheter till en rad tekniska framsteg."

Studien publiceras i Proceedings of the Royal Society A .