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被混乱困扰的声音和光线

发布时间:2019-02-11 07:06:01

声光对我们的生活至关重要,在许多能源,通信和信息技术中至关重要。它们的相互作用允许在物理学中进行许多基本观察,从探测宇宙引力波到量子系统的冷却到它们的量子基态。然而,他们的互动可能是微妙而微弱的。增强他们的互动需要将两个波浪限制在同一个地方,这是一个相当大的技术挑战。

在纳米技术中,通过创造依赖于非常精心制作的图案的腔来解决这个问题。这种方法要求很高,容易受到混乱和缺陷的干扰。在最近发表在“物理评论快报”上的一篇文章中,提出了一种完全不同的方法,即不需要对称性和周期性,并且包含了无序。这项工作是与法国CNRS研究员Daniel Lanzillotti-Kimura博士密切合作完成的。该作品的第一作者是Guillermo Arregui,最后一位是PedroDavidGarcía博士,他们均来自ICREA教授Clivia M. Sotomayor-Torres博士领导的ICN2 Phononic和光子纳米结构小组。

秩序,对称性和周期性是一直让研究人员兴奋的词汇。对于物理学家来说,吸引人的是常规系统倾向于遵守简单(或至少是对称)的规律。甚至复杂的系统也在其描述中得到简化,这有助于理解它们的基本机制。然而,世界是复杂的。然而,理解自然的固有复杂性最终需要脱离完美的对称性和周期性。值得注意的是,正如作者在这项工作中所表明的那样,混乱和复杂性可以被用作资源而不是被视为不可避免的烦恼。在最近发表的着作中,无序用于同时定位纳米级的声音和光。

来自纳米技术研究所纳米技术研究所(ICN2)和纳米科学与纳米技术研究中心--CNN(CNRS /UniversitéParis-Sud)的研究人员提出了一种随机多层半导体结构,它们的材料特性的微妙组合迫使同时共同定位声光。控制由砷化镓(GaAs)和砷化铝(AlAs)制成的堆叠中的光和声传播的方程非常相似,导致Anderson在随机晶格中的两个激发共定位。这是由于它们的折射率和它们的声速的对比度分别令人惊讶地匹配,例如,与Si / Ge或InP / GaP等其他类似材料不会发生这种情况。随机格子中的共定位引起光场和声场之间的相互作用的增强。这种相互作用依赖于光携带动量的事实,动量可以传递到物体并移动它。作为对应物,移动物体可以改变光的频率。在日常生活中,这种相互作用非常小,导致可忽略的影响。

为了增强这些相互作用,纳米技术遵循的方法是将光集中在小体积中并利用可以观察到这些效应的小物体。在这里,我们表明,不需要特殊的设计来实现这种相互可观察的相互作用,从而大大放宽了制造需求。该成就可用于在任意设计的结构中利用光与声之间的相互作用,从而放宽目前纳米技术中所需的非常苛刻的制造要求。新工作中显示的共定位效应解锁了未探索的定位现象和安德森局部化状态介导的光物质相互作用的工程。

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