Basé à l'Université Nationale de Recherche Nucléaire MEPhI (Russie), une équipe de recherche dirigée par le professeur Yuri Rakovich a développé un micro-résonateur accordable pour les états d'énergie hybrides entre la lumière et la matière en utilisant la lumière pour contrôler les propriétés chimiques et biologiques des molécules. Les résultats ont été publiés dans le Examen des instruments scientifiques .

Le micro-résonateur est un piège à deux miroirs pour la lumière, avec les miroirs se faisant face à quelques centaines de nanomètres. Un photon pris dans le piège formerait un état localisé d'une onde électromagnétique. En modifiant la forme et la taille du résonateur, les opérateurs peuvent contrôler la distribution spatiale de l'onde, ainsi que la durée de vie du photon dans le résonateur.

La nouvelle invention permet de contrôler les propriétés chimiques et biologiques des molécules à l'aide de la lumière. Le micro-résonateur peut servir de base à des instruments de nouvelle génération qui peuvent être utilisés dans la détection biologique et chimique ainsi que pour contrôler la vitesse des réactions chimiques et l'efficacité du transfert d'énergie.

L'interaction de résonance entre les émetteurs quantiques et un champ électromagnétique localisé est intéressante principalement parce qu'elle permet de contrôler les propriétés des états hybrides lumière-matière. La lumière et la matière dans ces systèmes forment un état intermédiaire avec des propriétés modifiées qui sont contrôlables à l'aide d'une émission optique (lumière). Une des façons d'induire ces états est de placer des molécules émettrices ou absorbantes dans un résonateur.

Selon les scientifiques, leur micro-résonateur accordable simplifiera et étendra considérablement les recherches pertinentes en permettant d'analyser les interactions lumière-matière dans les modes de communication forts et faibles pour des échantillons de pratiquement n'importe quelle matière dans le spectre UV-IR.

L'instrument est un micro-résonateur Fabry-Pérot (λ2) constitué de miroirs, un plat et un convexe, qui assurent le parallélisme plan au moins en un point de la surface de celle-ci, minimisant ainsi le volume du mode. Il s'agit d'un piège lumineux de deux miroirs placés l'un en face de l'autre à moins d'une longueur d'onde lumineuse, selon le professeur Yuri Rakovich, chercheur de premier plan au laboratoire MEPhI de nano-matériaux à photons hybrides.

Lorsqu'un quantum de lumière tombe dans le piège ou est émis par une source lumineuse à l'intérieur du résonateur, il est reflété à plusieurs reprises par les miroirs, qui relie les photons aux propres états énergétiques du microrésonateur.

"On peut contrôler les propriétés de lumière et l'efficacité du piège en modifiant la forme et la taille du résonateur, ", a déclaré Rakovich.

Le micro-résonateur est simple d'utilisation et sa conception est suffisamment simple pour lancer sa production industrielle. Il peut être utilisé non seulement dans des instruments destinés à contrôler la vitesse des réactions chimiques, mais également comme base pour le développement de sources lumineuses très efficaces et de nouveaux lasers avec un seuil de génération de contrôle bas.

L'instrument offrira de nouvelles opportunités pour étudier les effets des connexions fortes et faibles sur la diffusion combinatoire, la vitesse des réactions chimiques, conductivité électrique, génération laser, transfert d'énergie non radiatif, et autres physiques, fonctions chimiques et biologiques. Cela signifiera également un pas en avant important dans le développement de diverses applications pratiques de l'effet de connexion lumière-matière, principalement afin de modifier physique, processus chimiques et biologiques.