La quête pour découvrir de nouvelles façons pionnières de manipuler la façon dont la lumière se déplace à travers les matériaux électromagnétiques a pris une nouvelle tournure inhabituelle.

Un projet de recherche innovant, réalisée par des experts de l'Université d'Exeter, a développé une nouvelle approche théorique pour forcer la lumière à traverser les matériaux électromagnétiques sans aucune réflexion.

Cette découverte pourrait ouvrir la voie à des communications et à une technologie sans fil plus efficaces.

Le projet s'est concentré sur la recherche de nouveaux types de matériaux électromagnétiques où la lumière ne peut voyager que dans une seule direction, sans aucune réflexion, en utilisant les équations de Maxwell. Ces quatre équations pivots, publié dans les années 1860 par le physicien James Clerk Maxwell, décrire comment les champs électriques et magnétiques se déplacent dans l'espace et dans le temps. Ces équations sous-tendent une grande partie de la technologie moderne des technologies optiques et radio, à la communication sans fil, radars et moteurs électriques.

Ces nouveaux matériaux inhabituels avaient auparavant été compris à l'aide d'idées qui ont remporté le prix Nobel 2016, des idées empruntées à un domaine abstrait des mathématiques connu sous le nom de topologie, qui étudie les propriétés des formes qui restent les mêmes lorsque vous les pressez et les moulez.

La nouveauté de ce travail est qu'il a trouvé ces nouveaux matériaux électromagnétiques en utilisant seulement une légère torsion sur le concept de lycée de l'indice de réfraction.

Cette découverte peut simplifier la conception de matériaux où la lumière ne peut se propager que dans une seule direction et pourrait, par exemple, être utilisé pour améliorer les télécommunications où l'information se propage sous forme d'impulsions, informations qui sont perdues lorsqu'il y a réflexion.

L'étude est publiée dans une revue de premier plan Physique de la nature .

Mitchell Woolley, co-auteur et qui a mené la recherche tout en étudiant les sciences naturelles à l'Université d'Exeter, a déclaré:"Notre article teste les limites du comportement de la lumière en utilisant les équations de Maxwell et la théorie électromagnétique pour concevoir des matériaux optiques exotiques. Je pense que la nouveauté ici était ni en utilisant la topologie ni les méthodes traditionnelles de simulation numérique et d'optimisation pour trouver ces matériaux."

Dr Simon Horsley, L'auteur principal de l'article et également de l'Université d'Exeter a ajouté:"Il reste encore beaucoup de physique et de mathématiques intéressantes à trouver pour comprendre comment la lumière se déplace à travers la matière. Il est très satisfaisant que le concept simple de l'indice de réfraction puisse être utilisé dans des matériaux si inhabituels."