Lyspartikler kaldet fotoner kan mærke hinanden og koordinere deres rejse gennem et materiale, viser ny forskning.
Det er forskere på Niels Bohr Institutet, som har påvist, at fotoner (lyspartikler) udsendt fra lyskilder indlejret i en kompleks og uordnet struktur vil være i stand til indbyrdes at koordinere deres veje gennem prøven. Det er en konsekvens af fotoners bølgeegenskaber, der giver anledning til indbyrdes vekselvirkning mellem mulige ruter, skriver Niels Bohr Institutet i en pressemeddelelse.
Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Physical Review Letters.
Fotonik er kompleks forskning, der udforsker og udnytter lys, og i f.eks. biologiske systemer er den statistiske uorden uundgåelig.
»Vi arbejder med nanofotoniske strukturer med henblik på at kontrollere udsendelse og udbredelse af fotoner. Vi har imidlertid opdaget, at uundgåelige unøjagtigheder i strukturerne fører til tilfældige spredninger. Som en konsekvens vil foton-transporten følge en tilfældig vej – ligesom en beruset mand, der vakler gennem byens labyrint af gader efter en aften på værtshus«, fortæller David Garcia i pressemeddelelsen.
David Garcia er forskningsadjunkt i Kvante Fotonik på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.
Bare fordi den ene berusede mand kommer sikkert hjem, er det ikke sikkert, at hele flokken af berusede folk også finder vej ad byens snørklede gader, når de er blevet spredt fra værtshuset. Der er ingen sammenhæng mellem de forskellige tilfældige rejsende.
Men det er der, når man taler om fotoner.
»Vi har indsat en ganske lille lyskilde i en nanofotonisk struktur, som indeholder uorden i form af en tilfældig samling af kraftigt lysspredende huller. Lyskilden er et såkaldt kvantepunkt, som er en specielt designet nanoskopisk lyskilde, der kan udsende fotoner.«
»Fotonerne spredes i alle retninger og kastes frem og tilbage i forskellige retninger. Men fotoner er ikke bare lyspartikler, de er også bølger, og bølger påvirker hinanden. Det skaber forbindelse mellem fotonerne, og vi kan nu påvise i vores eksperimenter, at fotonernes vej igennem materialet ikke er uafhængig af de øvrigt fotoner”, fortæller David Garcia.
Ved at analysere fotonernes vej gennem prøven kan man potentielt få vigtig indsigt i mikroskopiske komplekse strukturer.
“Metoden kan blive en ny måde til at måle de stedlige egenskaber af komplekse uordentlige materialer, som f.eks. biologiske væv, og da lyskilderne er meget små, vil man kunne anbringe dem uden at ødelægge materialet og potentielt have meget høj rumlig opløsning”, fortæller David Garcia.
Læs også:
Udfordringen i at styre en foton
Sådan udveksler nabomolekyler energi
