在晶體中停止的光波有望成為控制光子的新方法

尋找新的方法來減緩轉(zhuǎn)瞬即逝的光波，甚至阻止它們前進(jìn)，可能會(huì)導(dǎo)致更先進(jìn)的光子設(shè)備，如激光器、LED顯示屏、光纖和傳感器。

在一個(gè)由硅晶體制成的狡猾陷阱中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種靈活的新方法，可以使光波絕對(duì)靜止。

光可以通過幾種不同的方式停止，例如通過冷卻原子云，甚至將光波編織在一起.這種新方法來自荷蘭的AMOLF和代爾夫特理工大學(xué)，具有將新技術(shù)應(yīng)用變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的優(yōu)勢(shì)。

“這一原理提供了一種新的方法來減慢光場，從而增強(qiáng)其強(qiáng)度，”物理學(xué)家Ewold Verhagen說之阿莫爾夫.“在芯片上實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)對(duì)于許多應(yīng)用尤為重要。

該團(tuán)隊(duì)的工作基于使用二維材料操縱電子，例如石墨烯.在導(dǎo)電材料中，電子可以自由移動(dòng)，像一條小高速公路一樣放大。然而，施加磁場可以將電子的運(yùn)動(dòng)限制為某些能量，稱為朗道水平.

將電子推到朗道能級(jí)的不僅僅是磁鐵。由單層原子組成的二維石墨烯也可以做到這一點(diǎn)。通常，石墨烯是導(dǎo)電的;但是，如果你扭曲或扭曲石墨烯，例如通過拉伸它，你可以將電子限制在朗道能級(jí)，將正常導(dǎo)電的材料變成絕緣體。

Verhagen與AMOLF的René Barczyk和代爾夫特大學(xué)的Kobus Kuipers一起，試圖找出他們是否能找到一種對(duì)光子具有與扭曲石墨烯對(duì)電子相似影響的材料。

現(xiàn)在，光可以用一種類似于石墨烯的材料來操縱，稱為光子晶體。研究人員發(fā)現(xiàn)，它們可以以類似的方式使光波停滯不前。

“光子晶體通常由硅層中規(guī)則的二維空穴圖案組成。光可以在這種材料中自由移動(dòng)，就像石墨烯中的電子一樣。Barczyk解釋道.

“以正確的方式打破這種規(guī)律性將使陣列變形，從而鎖定光子。這就是我們?yōu)楣庾觿?chuàng)建朗道能級(jí)的方式。

該團(tuán)隊(duì)的蜂窩狀光子晶體能夠使用代表不同類型變形（例如彎曲或翹曲）的過程將光限制在朗道水平。他們甚至能夠在同一材料的不同位置誘導(dǎo)不同類型的翹曲，從而產(chǎn)生光子晶體，其中光可以在某些部分自由流動(dòng)，但在其他部分受到限制。

這一發(fā)現(xiàn)需要進(jìn)一步發(fā)展，但它確實(shí)使科學(xué)家更接近于在非常小的尺度上對(duì)光進(jìn)行精細(xì)控制。

“這讓片上應(yīng)用更接近，”Verhagen說.

“如果我們能將光限制在納米尺度上，并像這樣讓它停止，它的強(qiáng)度將大大增強(qiáng)。不僅在一個(gè)位置，而且在整個(gè)晶體表面。這種光濃度在納米光子器件中非常重要，例如對(duì)于開發(fā)高效激光器或量子光源。

該團(tuán)隊(duì)的研究已發(fā)表在自然光子學(xué).

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