De nya reglerna, publicerade i tidskriften Nature Communications, ger en mer exakt och fullständig förståelse av hur ljus interagerar med materia och kan få konsekvenser för ett brett spektrum av områden, inklusive optik, materialvetenskap och nanoteknik.
"Vårt arbete ger ett nytt sätt att tänka på hur ljus interagerar med materia", säger studiens huvudförfattare professor Ortwin Hess, från universitetet i Basel i Schweiz. "Det kan leda till utvecklingen av nya material och enheter som har nya optiska egenskaper."
De nya reglerna är baserade på konceptet "quantum plasmonics", som är studiet av hur ljus interagerar med elektroner i material på nanoskala. På denna skala blir ljusets och materiens kvantnatur viktig, och reglerna som styr hur ljus interagerar med materia skiljer sig från de som gäller på den makroskopiska skalan.
De nya reglerna tar hänsyn till att elektroner i material kan exciteras av ljus till högre energinivåer, och att dessa exciterade elektroner sedan kan avge ljus. Denna process är känd som "fotoluminescens", och den är grunden för ett brett utbud av optoelektroniska enheter, såsom lasrar och lysdioder (LED).
De nya reglerna ger en mer exakt och fullständig beskrivning av fotoluminescens än befintliga teorier, och de kan leda till utvecklingen av nya material och enheter som har förbättrade optiska egenskaper. De nya reglerna kan till exempel användas för att designa material som avger ljus mer effektivt, eller material som kan absorbera ljus vid specifika våglängder.
"Vårt arbete har potential att revolutionera området kvantplasmonik", säger professor Hess. "Det kan leda till utvecklingen av nya material och enheter som har nya optiska egenskaper och som kan användas i ett brett spektrum av applikationer."
