Ett team av forskare under ledning av Columbia University har utvecklat en unik plattform för att programmera en skiktad kristall, producera bildfunktioner bortom vanliga gränser för efterfrågan.

Upptäckten är ett viktigt steg mot kontroll av nanolight, som är ljus som kan nå de minsta längdskalor man kan tänka sig. Arbetet ger också insikter inom området för optisk kvantinformationsbehandling, som syftar till att lösa svåra problem inom databehandling och kommunikation.

"Vi kunde använda ultrasnabb nanoskala mikroskopi för att upptäcka ett nytt sätt att styra våra kristaller med ljus, slå på och stänga av svårfångade fotoniska egenskaper, "sade Aaron Sternbach, postdoktor vid Columbia som är huvudutredare på studien. "Effekterna är kortlivade, varar bara i biljoner tiondelar av en sekund, men vi kan nu observera dessa fenomen tydligt. "

Forskningen visas 4 februari i tidningen Vetenskap .

Naturen sätter en gräns för hur tätt ljuset kan fokuseras. Även i mikroskop, två olika objekt som är närmare än denna gräns tycks vara ett. Men inom en särskild klass av skiktade kristallina material - kända som van de Waals -kristaller - kan dessa regler ibland, vara trasig. I dessa speciella fall, ljus kan begränsas utan begränsning i dessa material, gör det möjligt att se även de minsta föremålen tydligt.

I deras experiment, Columbia -forskarna studerade van der Waals -kristallen som kallas volframdiselenid, som är av stort intresse för dess potentiella integration i elektronisk och fotonisk teknik eftersom dess unika struktur och starka interaktioner med ljus.

När forskarna upplyste kristallen med en ljuspuls, de kunde ändra kristallens elektroniska struktur. Den nya strukturen, skapad av den optiska omkopplingshändelsen, tillät något mycket ovanligt:​​Superfina detaljer, på nanoskala, kan transporteras genom kristallen och avbildas på dess yta.

Rapporten visar en ny metod för att kontrollera ljusflödet av nanolight. Optisk manipulation på nanoskala, eller nanofotonik, har blivit ett kritiskt intresseområde när forskare söker sätt att möta den ökande efterfrågan på teknik som går långt utöver vad som är möjligt med konventionell fotonik och elektronik.

Dmitri Basov, Higgins professor i fysik vid Columbia University, och seniorförfattare på tidningen, tror att teamets resultat kommer att väcka nya forskningsområden inom kvantämne.

"Laserpulser tillät oss att skapa ett nytt elektroniskt tillstånd i denna prototypiska halvledare, om bara för några pico-sekunder, "sa han." Denna upptäckt sätter oss på rätt väg mot optiskt programmerbara kvantfaser i nya material. "