Helderdere LED's en efficiëntere zonnecellen zijn twee mogelijke toepassingen voor A*STAR's onderzoek naar roosterstructuren die licht kunnen vertragen of vasthouden.

Het benutten van golfenergie door het te lokaliseren en de voortplanting ervan door een medium te onderdrukken is een krachtige techniek. Nutsvoorzieningen, Alagappin Gandhi en Png Ching Eng Jason van het A*STAR Institute of High Performance Computing hebben een ontwerp berekend dat licht lokaliseert in kleine lussen, binnen een tweedimensionale structuur gecreëerd door twee roosters met enigszins verschillende periodiciteiten samen te voegen.

De nieuwe techniek beperkt zich niet tot licht, en kan het ontwerp mogelijk maken van systemen die golfenergie nauwkeurig kunnen regelen in elk rijk en op elke schaal - geluid, thermisch, water, of zelfs materiegolven zoals in Bose-Einstein condensaten.

Voor op licht gebaseerde apparaten kunnen de nieuwe inzichten worden gebruikt om efficiëntere fotonische componenten te bouwen, zei Gandhi.

"Als je het oppervlak van een LED patroon geeft met samengevoegde roosters, zal het helpen om het licht efficiënt naar buiten te krijgen, "zei Gandhi. "Voor een zonnecel, samengevoegde roosters zullen echter helpen om het licht beter binnen te laten, zodat er meer energie kan worden geoogst."

De mogelijkheid om resonatoren te maken waarin licht gelokaliseerd is op het oppervlak van een apparaat heeft ook toepassingen in kwantumcomputercomponenten op basis van licht, zoals defecten in diamant.

Gandhi en Png ontwierpen de structuren door roosters van kleine cirkelvormige diëlektrische materialen over elkaar heen te leggen met perioden in een eenvoudige verhouding R:R-1 - bijvoorbeeld een rooster wordt samengevoegd met een ander waarvan de afstand 4/3 zo groot is, of 5/4, 6/5 enz.

"Het creëert een tweedimensionaal effect dat lijkt op beats tussen twee golven met een zeer nauwe frequentie, "Zei Gandhi. "Waar er antinodes zijn, is het licht gelokaliseerd in de vorm van een gesloten pad."

Gandhi zei dat de creatie van een regelmatige reeks van gelokaliseerde lichtlussen in contrast met Anderson Localization, die voortkomt uit willekeur in een structuur. "Dit is een systematische manier om een ​​groot aantal lussen te creëren, ' zei Gandhi.

Gandhi en Png voerden numerieke simulaties uit van de voortplanting van licht in een reeks golflengten die iets onder die van de roosterafstand liggen, en berekende de energiebandstructuur. Ze ontdekten dat naarmate R toenam, er ontstond een groot aantal energiebanden waarvan het licht een groepssnelheid van nul had, de handtekening van licht gelokaliseerd in het kristal.

Gandhi zei dat samengevoegde roosters onderzoekers ook een manier zouden bieden om topologische eigenschappen te verkennen, zoals beschermde randmodi.