Свет усилили в 100 раз с помощью взаимодействия фотонов и электронов

Физики разработали фотонный кристалл, который усиливает взаимодействие между фотонами света и электронами.

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали резонаторы, которые усиливают взаимодействие между фотонами и электронами на несколько порядков с помощью излучения Смита-Парселла. Технология пригодится для развития электронных микроскопов и создания крошечных ускорителей частиц (коллайдеров) на чипе.

Взаимодействие между фотонами и электронами используется в самых разных технологиях от лазеров до солнечных батарей и светодиодов. Недостаток традиционного подхода состоит в том, что из-за разной длины волны у этих частиц, взаимодействие между фотоном и электроном очень слабое.

Физики придумали, как улучшить это взаимодействие. Они разработали специальный фотонный кристалл, который представляет собой пластину кремния на изоляторе, протравленной массивом отверстий нанометрового размера. Теоретические расчеты показывают, что с помощью направленного пучка электронов такая пластина может генерировать в тысячу раз более сильное излучение Смита-Парселла. Эксперименты подтвердили увеличение света более чем в 100 раз.

Принцип работы устройства предусматривает передачу импульса от электрона группе фотонов или наоборот. В то время как обычные взаимодействия света с электронами основаны на генерации света под одним углом, фотонный кристалл настроен таким образом, что позволяет производить свет под целым диапазоном углов.

Схема экспериментальной установки. Изображение: Yi Yang et al., Nature

В экспериментах ученые продемонстрировали стократное увеличение излучения, используя перепрофилированный электронный микроскоп в качестве источника электронного луча. При этом они отмечают, что потенциально этот метод может обеспечить гораздо большее улучшение при использовании специализированных устройств.

Тот же процесс можно использовать и в обратном направлении: резонансные световые волны могут ускорять движение электронов. Потенциально это можно использовать для создания миниатюрных ускорителей частиц на чипе. Это значит, что некоторые эксперименты, для которых сейчас нужны огромные подземные туннели, как Большой адронный коллайдер, можно будет проводить в обычной лаборатории.


Читать далее:

Раскрыт секрет долговечности римского бетона: он умеет восстанавливаться

Генетики определили, как менялся возраст зачатия у людей за 250 000 лет

Солнце открыло год вспышкой самого мощного класса

На обложке: художественная иллюстрация взаимодействия между электронами и пластиной фотонного кристалла. Изображение: MIT

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука