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Le Technion observe des ondes sonores et lumineuses dans des matériaux 2D, pour la première fois dans l’histoire

by Nouvelles
Des chercheurs du Technion L’Institut israélien de technologie de Haïfa a enregistré la transmission d’ondes sonores et lumineuses combinées dans des matériaux atomiquement minces. “Les matériaux monocouches, également connus sous le nom de matériaux 2D, sont en eux-mêmes de nouveaux matériaux, des solides constitués d’une seule couche d’atomes”, Technion expliqué dans un communiqué. “Le graphène, le premier matériau 2D découvert, a été isolé pour la première fois en 2004, une réalisation qui lui a valu le prix Nobel 2010. En utilisant ces matériaux, Technion a montré pour la première fois dans l’histoire comment des impulsions lumineuses se déplacent à travers ces matériaux, ce qui ils ont publié dans la revue scientifique La science après que leurs découvertes ont suscité un vif intérêt de la part des membres de la communauté scientifique.

“La lumière se déplace dans l’espace à 300 000 km/s. Se déplaçant dans l’eau ou dans le verre, elle ralentit d’une fraction” Technion mentionné. “Mais lorsqu’elle se déplace à travers certains solides à quelques couches, la lumière ralentit presque mille fois. Cela se produit parce que la lumière fait vibrer les atomes de ces matériaux spéciaux pour créer des ondes sonores (également appelées phonons), et ces ondes sonores atomiques créent de la lumière lorsqu’ils vibrent. “Ainsi, l’impulsion est en fait une combinaison étroitement liée de son et de lumière, appelée” phonon-polariton “. Allumé, le matériau “chante”. “Pour arriver à leurs conclusions, les scientifiques ont envoyé des impulsions lumineuses sur les bords de ces matériaux 2D à l’aide d’un microscope électronique à transmission ultrarapide (UTEM), qui a produit à l’intérieur des ondes hybrides son-lumière.

Dans le cadre de la découverte, Technion a noté que non seulement les chercheurs pouvaient enregistrer les ondes lumineuses, mais aussi qu’elles pouvaient être accélérées et ralenties, et qu’à un moment donné, les impulsions pouvaient même se séparer séparément à différentes vitesses. Le microscope UTEM permet aux particules de passer à travers le échantillon, qui est ensuite reçu par un détecteur. Ce processus donne aux chercheurs la possibilité de suivre l’onde son-lumière dans une “révolution sans précédent”, a déclaré Technion, à travers l’espace et le temps. La résolution temporelle est égale au nombre de secondes dans un million d’années. « L’onde hybride se déplace à l’intérieur du matériau, vous ne pouvez donc pas l’observer à l’aide d’un microscope optique ordinaire », ont déclaré Robert et Ruth Magid, directeur du laboratoire de dynamique quantique du faisceau d’électrons, le professeur Ido Kaminer. étudiant diplômé Yaniv Kurman. « La plupart des mesures de la lumière dans les matériaux 2D sont basées sur des techniques de microscopie qui utilisent des objets en forme d’aiguille qui balayent la surface point par point, mais chaque contact d’aiguille perturbe le mouvement de l’onde que nous essayons d’imager. “En revanche, notre nouvelle technique peut imager le mouvement de la lumière sans le perturber”, a ajouté Kurman. “Nos résultats n’auraient pas pu être obtenus en utilisant les méthodes existantes. Ainsi, en plus de nos découvertes scientifiques, nous présentons une technique de mesure inédite qui sera pertinente pour de nombreuses autres découvertes scientifiques.” Kurman était chargé de compléter les équations mathématiques pour prédire comment la lumière “devrait” se comporter lorsqu’elle traverse des matériaux 2D et comment elle peut être mesurée, pendant la pandémie de COVID-19 lorsque les universités étaient fermées. Son collègue, l’étudiant diplômé Raphael Dahan, a travaillé pour comprendre comment concentrer les impulsions infrarouges dans l’UTEM, et terminé les mises à niveau de la machine pour lui permettre d’arriver aux conclusions nécessaires.Lorsque les cours ont repris dans les universités du pays, l’équipe a pu prouver la théorie de Kurman et même observer “des phénomènes supplémentaires auxquels ils ne s’attendaient pas”, a déclaré Technion. “Nous pouvons utiliser le système pour étudier différents phénomènes physiques qui ne sont pas accessibles autrement”, a déclaré le professeur Kaminer. “Nous prévoyons des expériences qui signifieront certains tourbillons de lumière, des expériences en théorie du chaos et des simulations de phénomènes qui se produisent près des trous noirs. « De plus, nos découvertes pourraient permettre la production de « câbles » à fibres optiques atomiquement minces, qui pourraient être placés dans des circuits électriques et transmettre des données sans surchauffer le système – une tâche qui fait actuellement face à des défis considérables en raison de la minimisation des circuits. » D’autres exemples de son application pourraient élargir les capacités des microscopes électroniques et promouvoir la possibilité d’une communication optique à travers des couches atomiquement minces. « J’ai été ravi de ces découvertes », a déclaré le professeur Harald Giessen de l’Université de Stuttgart, qui n’a pas participé à la recherche. « Cela représente une véritable percée dans la nano-optique ultrarapide, et représente l’état de l’art et la pointe de la frontière scientifique. « L’observation dans l’espace réel et en temps réel est magnifique et n’a, à ma connaissance, pas été démontrée. avant que.”

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