Une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de Columbia a développé une plate-forme unique pour programmer un cristal en couches, produire des capacités d'imagerie au-delà des limites communes à la demande.

La découverte est une étape importante vers le contrôle de la nanolumière, qui est léger qui peut accéder aux plus petites échelles de longueur imaginables. Le travail fournit également des informations pour le domaine du traitement de l'information quantique optique, qui vise à résoudre des problèmes difficiles en informatique et en communication.

"Nous avons pu utiliser la microscopie ultrarapide à l'échelle nanométrique pour découvrir une nouvelle façon de contrôler nos cristaux avec la lumière, activer et désactiver à volonté les propriétés photoniques insaisissables, " a déclaré Aaron Sternbach, chercheur postdoctoral à Columbia qui est le chercheur principal de l'étude. « Les effets sont de courte durée, ne dure que des trillionièmes de seconde, pourtant nous sommes maintenant capables d'observer clairement ces phénomènes."

La recherche paraît le 4 février dans le journal Science .

La nature fixe une limite à la concentration de la lumière. Même au microscope, deux objets différents qui sont plus proches que cette limite semblent n'en faire qu'un. Mais au sein d'une classe spéciale de matériaux cristallins en couches - connus sous le nom de cristaux de van de Waals - ces règles peuvent, parfois, être brisé. Dans ces cas particuliers, la lumière peut être confinée sans aucune limite dans ces matériaux, permettant de voir clairement même les plus petits objets.

Dans leurs expériences, les chercheurs de Columbia ont étudié le cristal de van der Waals appelé diséléniure de tungstène, qui présente un grand intérêt pour son intégration potentielle dans les technologies électroniques et photoniques en raison de sa structure unique et de ses fortes interactions avec la lumière.

Lorsque les scientifiques ont illuminé le cristal avec une impulsion de lumière, ils ont pu changer la structure électronique du cristal. La nouvelle structure, créé par l'événement de commutation optique, a permis à quelque chose de très rare de se produire :des détails ultra-fins, à l'échelle nanométrique, pourrait être transporté à travers le cristal et imagé à sa surface.

Le rapport démontre une nouvelle méthode pour contrôler le flux de lumière de la nanolumière. Manipulation optique à l'échelle nanométrique, ou nanophotonique, est devenu un domaine d'intérêt critique alors que les chercheurs cherchent des moyens de répondre à la demande croissante de technologies qui vont bien au-delà de ce qui est possible avec la photonique et l'électronique conventionnelles.

Dmitri Basov, Higgins professeur de physique à l'Université de Columbia, et auteur principal sur le papier, pense que les découvertes de l'équipe susciteront de nouveaux domaines de recherche sur la matière quantique.

"Les impulsions laser nous ont permis de créer un nouvel état électronique dans ce semi-conducteur prototype, ne serait-ce que pour quelques pico-secondes, " at-il dit. " Cette découverte nous met sur la bonne voie vers des phases quantiques optiquement programmables dans de nouveaux matériaux. "