Anonim

Свързана с фотонните кристали, в която светлината се пречупва от редовни масиви от миниатюрни структури, „локализацията на Андерсън“ причинява предсказуемо поведение при вълни, преминаващи през произволни разположения на миниатюрни структури.

По-специално, светлината ще се залови в материали, проявяващи фотонична Андерсънова локализация, пътувайки по сложни циклични пътеки, известни като „режими“.

Изследователят на Саутхемптън д-р Ото Мъксенс го описва като фотонен еквивалент на машина с щифтове. „Светлината отскача напред-назад вътре в материала“, каза той пред Electronics Weekly. "Фотоните никога не заминават, тъй като те се движат всеки път."

н

Ако това може да се случи вътре в материал, който поглъща фотони: например pn пресечката в слънчева клетка, би имало повече шанс фотоните да бъдат преобразувани в електрони.

„Ако имате светлина, която се движи в кръг в материал, в крайна сметка тя ще бъде абсорбирана: получавате слънчева клетка с по-ефективно усвояване“, каза Мъскенс.

От друга страна, ако материалът не абсорбира фотони, светлината ще образува заплетени резонансни пътища, по които фотоните си взаимодействат, както правят по лазер, особено ако тези пътеки са във фотоизлъчващ материал като светодиоден pn преход.

„При светодиодите би било обратното, енергията ще се натрупва и ще получите локални режими, които започват да губят. Колкото повече фотони има в режим, толкова по-голям е шансът друг да се присъедини към тях “, каза Мъскенс. „Това би намалило прага за светлинно излъчване.“

Той обаче посочва, че всичко това остава спекулативно, тъй като никой никога не е демонстрирал еднозначно фотонна локализация на Андерсън.

И това включва отбора на Саутхемптън.

Но това, което са направили, е демонстрирано, е поведение, съответстващо на локализацията на Андерсън.

Използвайки мат от GaP полупроводникови нанопроводници, произведени в Университета в Айндховен, който е един от най-силните триизмерни материали за разсейване на светлината, каза Саутхемптън, екипът преобразува кохерентния лазерен лъч в напълно случайна светлина.

"Все още има зърнеста структура, но е напълно произволна", каза Мъскенс. "Използвайки статистически методи, първоначално разработени за микровълнови вълноводи, успяхме да докажем, че транспортирането на светлина през наноигранни постелки е силно свързано и управлявано от приноса на мезоскопските смущения."

Мезоскопският в този случай е 10-100x диаметърът на проводниците.

„Вместо да водят светлина през отделни нанопроводници, както можеше да се очаква интуитивно, тези режими представляват колективното разсейване на светлината по плътния масив проводници“, обясни Мъскенс.

Наличието на силно свързан транспорт показва, че традиционните модели на дифузия на светлина вече не са валидни при описване на фотонен транспорт и излъчване в силно разпръскващи се наноинерни подложки, което, каза Мъскенс, е от съществено значение за оптимизирането на управлението на светлината в нановите устройства за събиране и излъчване.

И действителна демонстрация на локализацията на Андерсън?

„Изследователите смятат, че тази забележителност е недостъпна и може да бъде достигната чрез по-нататъшна оптимизация на постелите за наноигра. Чрез настройка на геометрията и подреждането на нанопроводниците могат да бъдат изградени устройства от ново поколение, които експлоатират разстройството по нови и неочаквани начини “, каза Саутхемптън.

Image

Университетът в Айндховен работи с лаборатории за изследвания на Philips за приложения за слънчеви и осветителни тела за материалите.