La lumière est piégée alors qu'elle orbite dans de minuscules granules d'un matériau cristallin qui intrigue de plus en plus les physiciens, une équipe dirigée par l'Université de Californie, San Diego, le professeur de physique Michael Fogler a trouvé.

Nitrure de bore hexagonal, couches empilées d'atomes de bore et d'azote disposées en un réseau hexagonal, a récemment été trouvé pour plier l'énergie électromagnétique de manière inhabituelle et potentiellement utile.

L'année dernière, Fogler et ses collègues ont démontré que la lumière pouvait être stockée dans des granules nanométriques de nitrure de bore hexagonal. Maintenant, le groupe de recherche de Fogler a publié un nouvel article dans la revue Lettres nano qui élabore le comportement de cette lumière piégée à l'intérieur des granules.

Les particules de lumière, appelés polaritons de phonons, désobéir aux lois standard de la réflexion lorsqu'ils rebondissent à travers les granules, mais leur mouvement n'est pas aléatoire. Les rayons de polaritons se propagent le long de trajets à angles fixes par rapport à la structure atomique du matériau, Rapports de l'équipe de Folger. Cela peut conduire à des résonances intéressantes.

"Les trajectoires des rayons polaritons piégés sont très alambiquées dans la plupart des cas, " dit Fogler. " Cependant, à certaines fréquences " magiques ", ils peuvent devenir de simples orbites fermées."

Lorsque cela se produit, des « points chauds » de champs électriques fortement améliorés peuvent apparaître. Le groupe de Fogler a découvert que ceux-ci peuvent former des motifs géométriques élaborés dans des granules de forme sphéroïdale.

Les polaritons ne sont pas seulement des particules mais aussi des ondes qui forment des motifs d'interférence. Lorsqu'il est superposé sur les contours chauds des champs électriques améliorés, ceux-ci créent des images d'une beauté saisissante.

"Ils ressemblent à des œufs de Fabergé, les trésors incrustés de pierres précieuses des tsars russes, " observa Fogler.

Au-delà de la création de belles images, leur analyse illustre la manière dont la lumière est stockée à l'intérieur du matériau. Les motifs et les fréquences magiques sont déterminés non par la taille du sphéroïde mais par sa forme, C'est, le rapport de sa circonférence à sa longueur. L'analyse a révélé qu'un seul paramètre détermine l'angle fixe le long duquel les rayons de polaritons se propagent par rapport à la surface des sphéroïdes.

Les scientifiques commencent à trouver des utilisations pratiques pour des matériaux tels que le nitrure de bore hexagonal qui manipulent la lumière de manière habituelle. La théorie sur laquelle ces travaux ont fondé pourrait guider le développement d'applications telles que les nanorésonateurs pour le filtrage des couleurs à haute résolution et l'imagerie spectrale, des hyperlentilles pour l'imagerie subdiffractionnelle, ou des sources de photons infrarouges.

L'analyse fournit une explication théorique des observations antérieures de la lumière piégée. Fogler et ses collègues suggèrent plusieurs expériences qui pourraient confirmer leur prédiction de la lumière en orbite à l'aide de techniques optiques avancées, dont certains sont en cours, dit Fogler. "La quête expérimentale pour détecter les polaritons en orbite a déjà commencé."