Такой привратник обеспечит мощные и уникальные возможности в широком спектре электронных, оптических и других приложений, включая те, которые зависят от транзисторов или других компонентов, которые включаются и выключаются.
В статье, опубликованной 20 мая в журнале Physical Review Letters, исследователи из Университета Буффало из Школы инженерии и прикладных наук сообщают об открытии, которое приближает нас на один шаг к этому воображаемому будущему.
Обнаружение связано с материалами, которые являются периодическими, что означает, что они состоят из частей или единиц, которые повторяются. К этой категории относятся кристаллы, а также определенные части крыльев бабочек, периодическая структура которых помогает придать им цвет, отражая определенные цвета света.
Ученым с начала 20 века известно, что периодические материалы обладают особыми качествами. Такие материалы могут отражать свет, как крылья бабочки, и если вы понимаете внутреннюю структуру периодического материала, вы можете использовать уравнение, называемое законом Брэгга, чтобы определить, какие длины волн будут проходить через материал, а какие будут заблокированы из-за отражения.
Новое исследование UB показывает, что для такого предсказуемого отражения не требуется полностью периодическая структура материала.
Подобные эффекты возникают, когда вы помещаете непериодический материал между двумя пограничными слоями материала, которые имеют периодическую форму. Эта установка будет прозрачной для определенных длин волн света и непрозрачной для других, и инженеры могут быстро изменить допустимые длины волн, просто перемещая одну из периодических границ.
Более того, эффект применим не только к световым волнам, но, скорее, к широкому спектру волновых явлений, которые охватывают масштаб от кванта до континуума.
«Мы показали, что закон Брэгга является частным случаем более общего явления, которое было обнаружено в этом исследовании и названо волновым резонансом Блоха», – сказал Виктор А. Погребняк, доцент кафедры электротехники УБ. "Это открытие открывает новые возможности в фотонике, наноэлектронике, оптике и акустике, а также во многих других областях науки и техники, которые используют явление запрещенной волны для практического использования."
«Электроны ведут себя как волны, которые также могут проявлять блоховский резонанс, который можно использовать в качестве мощного метода управления токами в наноэлектронных схемах», – сказал Эдвард Фурлани, соавтор Погребняка и профессор UB кафедры химической и биологической инженерии и Электротехника.
Ключевое преимущество, которое предлагает волновой резонанс Блоха: он позволяет блокировать более широкий диапазон длин волн одновременно, чем ранее известные эффекты, описываемые законом Брэгга.
Области применения, которые могут использовать преимущества этого более широкого диапазона "запрещенной зоны", включают лазеры белого света и новый тип транзисторов с быстрым переключением.