Pesquisadores do King College London , Anatoly Zayats e sua equipe, trabalhando com colaboradores daUniversitat Politécnica de Valencia , na Espanha, mostram como o uso de luz polarizada circularmente - luz contendo fótons de giro (partículas fundamentais) - e nanoestruturas metálicas alcançar a 'roda d'água' Efeito para enviar ondas de luz num sentido ao longo de uma superfície de metal. Seus resultados são surpreendentes porque essas ondas unidirecionais não foram controlados dessa forma antes. A pesquisa tem implicações profundas para comunicações ópticas e tecnologias de processamento de informações.
Nanofotônica envolve o estudo de luz e como ele interage com as estruturas em distâncias menores do que o comprimento de onda da luz. Nessa escala, as interações de minúsculos campos elétricos criados por partículas carregadas podem ter efeitos intrigantes sobre os movimentos da luz. Estes efeitos ocorrem muitas vezes através de interferência, um fenómeno observado quando duas ou mais ondas de interagir.
Elipticamente polarizada dipolo, retratado como duas rotativas cargas opostas, projetadas para excitar os plasmons de superfície unidirecionalmente em uma superfície de metal nas proximidades. A altura da superfície de metal representa o simulado densidade de carga de superfície . Crédito: Francisco J. Rodríguez-Fortuño
Os cientistas têm melhorado em tentativas anteriores para utilizar complexos de luz para controlar a direcção de deslocação do ondas electromagnéticas nos materiais. Muitas dessas tentativas têm sido ineficazes. Até agora, as tentativas de produzir luz unidirecional que só trabalhou com comprimentos de onda individuais e não permitiram a direção da onda resultante para ser facilmente trocados.
"Interferência de ondas é um fenômeno da física básica, conhecida por muitos séculos, com inúmeras aplicações", disse
Zayats, do Departamento de Física do rei. "Quando observamos que pode levar à orientação unidirecional quando rotação fótons que transportam são utilizadas, não poderíamos acreditar a princípio que um efeito tão fundamental tinha sido negligenciado durante todo esse tempo. Vamos agora trabalhar no desenvolvimento de suas aplicações em nanophotonicsand óptica quântica.
A equipe usou a luz polarizada circularmente para iluminar uma pequena estrutura de metal. Os fótons girando na luz polarizada fez com que os elétrons nessa nanoestrutura a se mover em círculos, no sentido horário ou anti-horário, dependendo do sentido de rotação dos fótons. Se esta estrutura é, então, trazida para perto de um guia de onda óptico, ou uma superfície de metal, ondas nestes materiais movida apenas na direcção seleccionada. Este tipo de controlo, utilizando a polarização circular, não foi conseguido antes.
Circularmente polarizada dipolo sobre uma superfície de metal, os plasmons de superfície emocionantes unidirecionalmente. A altura da superfície de metal representa a densidade de carga de superfície. Crédito: Francisco J. Rodríguez-Fortuño
Se a direcção de polarização da luz é alterada, a direcção final da onda animado pode ser revertida. Os investigadores compararam os efeitos de uma "roda de água" que opera num rio, com a roda sendo a pequena estrutura metálica e sendo a água o fluxo de luz.
As ondas unidirecionais surgir através da interferência no "campo próximo". Esta interferência electromagnética é semelhante à observada quando duas ou mais ondas se encontram na superfície de um lago. O "campo próximo" refere-se a proximidade da guia de ondas para a nanoestrutura iluminado com a luz polarizada.
Para mais informações: " Near-Field interferência para a excitação unidirecional de modos guiados eletromagnéticas ", de FJ Rodríguez-Fortuño et al. Ciência, 2013.www.sciencemag.org/content/340/6130/328.abstract
Jornal de referência: Science
O Galaxy diário via do Kings College London
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