Yeni bir çalışma, ışığı tek bir elektrona bağlayarak onun yeni bir formunu yaratmanın ve ikisinin özelliklerini birleştirmenin mümkün olduğunu öneriyor.
Londra Kraliyet Koleji’nden çalışmanın arkasındaki biliminsanlarına göre, ışık ile elektronun bağlanması, elektron yerine ışık demeti (foton) ile çalışan devrelerin yapılmasının yolunu açabilir. Bu ayrıca araştırmacılara atomdan küçük parçacıkları yöneten kuantum fiziksel fenomenleri görünür ölçekte çalışmak için de olanak tanıyacak.
Normal materyallerde, ışık yüzeydeki ve materyalin içindeki elektron yığını ile etkileşime girer. Fakat, ışığın ve yakınlarda keşfedilmiş olan topolojik yalıtkan adlı materyalin davranışlarını modellemek için teorik fiziğin kullanılmasıyla, Kraliyet Koleji araştırmacıları ışığın sadece yüzeydeki tek bir elektronla etkileşimde olabileceğini buldular.
Bu durum, ışığın ve elektronun bazı özelliklerinin iç içe geçtiği bir eşleşme yaratabilir. Normalde, ışık düz bir çizgi üzerinde seyahat eder. Ama elektrona bağlandığı zaman, onun yolunu takip eder, yani materyalin yüzeyini izler.
Nature Communications’da yayımlanan çalışmada, Dr. Vincenzo Giannini ve çalışma arkadaşları bu etkileşimi topolojik yalıtkandan yapılmış nanoparçacığın (çapı 0.00000001 metrenin altında olan bir küre) etrafında modelledi. Modeller gösterdi ki, ışığın elektron niteliklerini alması ve parçacığın etrafında dönmesi gibi, elektron da ışığın bazı niteliklerini alabilir.
Normalde, elektronlar materyal boyunca yol alırken (elektrik devrelerinde olduğu gibi) bir arızayla karşılaştıklarında dururlar. Bununla birlikte, Dr. Giannini’nin takımı, nanoparçacığın yüzeyinde kusurlar bulunsa bile, elektronların ışık sayesinde yol almaya devam edebildiğini keşfetti. Eğer bu fotonik devrelere uyarlanabilirse, daha güçlü ve bozulmalar, fiziksel kusurlar karşısında daha az hassas olacaktır.
Dr. Giannini, bu çalışmanın sonuçlarının ışığı algılayış biçimimize ciddi etkilerde bulunacağını, topolojik yalıtkanların sadece son 10 yıl içinde keşfedildiğini, ama şimdiden çalışmak için yeni fenomenler ve fizikteki önemli bazı kavramları incelemek için yeni yollar sunduğunu belirtti. Üstelik, deneylerde modellenen fenomenleri gözlemlemenin mevcut teknolojinin içinde mümkün olması gerektiğini ve takımının deneysel fizikçilerle birlikte bu konuda çalıştığını ekledi.
Giannini’ye göre, ışığın bu yeni formunun yaratıldığı süreç daha büyük ölçeklere taşınabilir ve bu sayede fenomenler daha kolay gözlenebilir. Şu anda, kuantum fenomenler sadece çok küçük cisimlerde ya da derin soğutulmuş cisimlerde gözlenebiliyor, ama söz konusu çalışma bu tarz davranışların oda sıcaklığında çalışılmasına da olanak tanıyabilir.
