Forskare har genererat cirkulärt polariserat ljus och kontrollerat dess riktning utan att använda klumpiga magneter eller mycket låga temperaturer. Resultaten, av Nagoya University forskare och kollegor i Japan, och publiceras i tidningen Avancerade material , visa löfte för utveckling av material och enhetsmetoder som kan användas vid optisk kvantinformationsbehandling.

Ljuspartiklar som kallas fotoner har intressanta egenskaper som kan utnyttjas för lagring och transport av data, och visar ett enormt löfte för användning i kvantberäkning.

För att detta ska hända, information lagras först i elektroner som sedan interagerar med materia för att generera databärande fotoner. Information kan kodas i riktningen för en elektron snurra, precis som det lagras i form av 0 och 1 i "bitarna" på datorer. Data kan också lagras när elektroner upptar "dalar" som finns i energibanden de rör sig mellan medan de kretsar en atom. När dessa elektroner interagerar med specifika ljusemitterande material, de genererar vridande 'chiralt' 'dalpolariserat ljus, 'vilket visar potential för lagring av stora mängder data.

Än så länge, dock, forskare har bara lyckats generera denna typ av cirkulärt polariserat ljus med hjälp av magneter och mycket kalla temperaturer, vilket gör tekniken opraktisk för utbredd användning.

Nagoya University tillämpade fysiker Taishi Takenobu och Jiang Pu ledde ett team av forskare att utveckla en rumstemperatur, elektriskt styrt tillvägagångssätt för att generera detta kirala dalpolariserade ljus.

Först, de odlade ett monoskikt av halvledande volframdisulfid på ett safirunderlag och täckte det med en jongelfilm. Elektroder placerades i vardera änden av enheten och en liten spänning applicerades. Detta genererade ett elektriskt fält och slutligen producerade ljus. Teamet fann att kiralt ljus observerades mellan -193 grader Celsius och rumstemperatur från de delar av enheten där safirunderlaget naturligt ansträngdes som ett resultat av den syntetiska processen. Det kan bara genereras från de stamfria områdena, dock, vid mycket kallare temperaturer. Forskarna drog slutsatsen att belastning spelade en avgörande roll för att generera rumspaltat dalpolariserat ljus.

De tillverkade sedan ett böjningssteg på vilket de placerade en volframdisulfidanordning på ett plastunderlag. De använde böjningssteget för att applicera belastning på sitt material, driva en elektrisk ström i samma riktning av töjningen och generera dalpolariserat ljus vid rumstemperatur. Genom att applicera ett elektriskt fält på materialet växlade det kirala ljuset från att röra sig i en riktning till att röra sig i det andra.

"Vår användning av ansträngda enskikts halvledare är den första demonstrationen av en ljusemitterande enhet som elektriskt kan generera och byta höger- och vänsterhänt cirkulärt polariserat ljus vid rumstemperatur, säger Takenobu.

Teamet kommer därefter att optimera sin enhet ytterligare i syfte att utveckla praktiska kirala ljuskällor.