Strävan efter att upptäcka banbrytande nya sätt att manipulera hur ljus färdas genom elektromagnetiska material har tagit en ny, ovanlig twist.

Ett innovativt forskningsprojekt, utförd av experter från University of Exeter, har utvecklat en ny teoretisk metod för att tvinga ljus att resa genom elektromagnetiska material utan reflektion.

Upptäckten kan bana väg för effektivare kommunikation och trådlös teknik.

Projektet fokuserade på att hitta nya typer av elektromagnetiska material där ljus bara kan färdas i en riktning, utan eftertanke, med Maxwells ekvationer. Dessa fyra pivotala ekvationer, publicerad på 1860-talet av fysikern James Clerk Maxwell, beskriva hur elektriska och magnetiska fält rör sig genom rum och tid. Dessa ekvationer ligger till grund för mycket av modern teknik från optisk och radioteknik, till trådlös kommunikation, radar och elmotorer.

Dessa nya ovanliga material hade tidigare förståtts med hjälp av idéer som vann till 2016 års Nobelpris, idéer lånade från ett abstrakt område av matematiken känt som topologi, som studerar egenskaperna hos former som förblir desamma när du klämmer och formar dem.

Nyheten i detta arbete är att det har hittat dessa nya elektromagnetiska material med endast en liten vridning på high school-konceptet brytningsindex.

Detta fynd kan förenkla designen av material där ljus kan spridas i endast en riktning och kan, till exempel, användas för att förbättra telekommunikation där information sprids som pulser, information som går förlorad när det finns reflektion.

Studien publiceras i en ledande tidskrift Naturfysik .

Mitchell Woolley, medförfattare och som utförde forskningen medan han studerade naturvetenskap vid University of Exeter sa:"Vår uppsats testar gränserna för hur ljus kan bete sig genom att använda Maxwells ekvationer och elektromagnetiska teorier för att konstruera exotiska optiska material. Jag tror att nyheten här var varken använder topologi eller traditionella metoder för numerisk simulering och optimering för att hitta dessa material."

Dr Simon Horsley, huvudförfattaren till tidningen och även från University of Exeter tillade:"Det finns fortfarande mycket intressant fysik och matematik att hitta för att förstå hur ljus rör sig genom materia. Det är mycket tillfredsställande att det enkla konceptet med brytningsindex kan användas i sådana ovanliga material."