I slutet av 1700 -talet, Ernst Chladni, en vetenskapsman och musiker, upptäckte att vibrationerna från en stel platta kunde visualiseras genom att täcka den med ett tunt lager sand och dra en båge över dess kant. Med bågrörelsen, sanden studsar och skiftar, samlas längs vibrationens nodal linjer. Chladnis upptäckt av dessa mönster gav honom smeknamnet, "akustikens fader." Hans upptäckt används fortfarande i design och konstruktion av akustiska instrument, som gitarrer och fioler.

Nyligen, utredare har upptäckt en liknande effekt med mycket mindre vibrerande föremål som exciteras av ljusvågor. När laserljus används för att driva rörelsen hos en tunn, styvt membran, den spelar rosens roll i Chladnis ursprungliga experiment och membranet vibrerar i resonans med ljuset. De resulterande mönstren kan visualiseras genom en rad kvantprickar (QD), där dessa små strukturer avger ljus med en frekvens som reagerar på rörelse. Förskottet rapporteras denna vecka i en omslagsartikel av Bokstäver i tillämpad fysik .

Förutom att vara ett modernt tag på ett gammalt fenomen, den nya upptäckten kan leda till utveckling av avkänningsanordningar samt metoder för att kontrollera utsläppskarakteristika för QD. Eftersom ljusfrekvensen som avges av QD:erna är korrelerad med rörelsen hos det underliggande membranet, nya enheter för att känna rörelse, som accelerometrar, kan tänkas. En omvänd tillämpning är också möjlig eftersom rörelsen hos det underliggande membranet kan användas för att styra ljusfrekvensen från QD:erna.

De små enheterna i arbetet som rapporteras här består av en 180 nanometer tjock skiva av halvledare, upphängd som en studsmatta ovanför ett fast underlag. En rad QD:er, analogt med sanden i det akustiska exemplet, är inbäddade i skivan, vars tjocklek är mindre än en tiondel av en procent av ett människohår.

En andra sondlaser används för att visualisera de resulterande resonanserna. QD:erna absorberar sondljuset och avger en andra ljuspuls som svar, som tas upp av en detektor och dirigeras till en display. De resulterande mönstren är anmärkningsvärt som de som visualiserades i Chladnis ursprungliga akustiska experiment, även om den nya enheten drivs helt av ljus.

En möjlig tillämpning av denna upptäckt, enligt Sam Carter från Naval Research Lab som är en av tidningens författare, är att känna av subtila krafter som produceras av närliggande täta föremål. "Dolda kärnmaterial kan vara detekterbara, " han sa, "eftersom täta material som bly används för att skydda enheterna."

Den mycket täta avskärmning som behövs för kärnmaterial orsakar små gravitationsanomalier och små rörelser som kan upptäckas av en enhet baserad på principen som upptäckts här. Utredarna planerar att fortsätta sitt arbete genom att titta på elektroniskt snurr. Man hoppas att tekniker för att mäta effekten på centrifugering kommer att öka enheternas känslighet.