Wetenschappers van de ITMO University hebben verschillende experimenten uitgevoerd om polymere quasikristallen te onderzoeken die uiteindelijk hun oorspronkelijke theorie bevestigden. In de toekomst, het gebruik van quasikristallen kan nieuwe mogelijkheden bieden voor laser- en sensorontwerp. Dit artikel is gepubliceerd in Geavanceerde optische materialen .

Kristallen zijn vaste stoffen met een periodieke structuur, d.w.z., wanneer atomen worden verplaatst, ze nemen de exacte plaatsen van andere atomen in, de laatste bezet voor de dienst. Dit feit werd aan het begin van de 20e eeuw wetenschappelijk bewezen. Het gaf aanleiding tot moderne vastestoffysica en legde ook de basis voor de ontwikkeling van halfgeleidertechnologieën.

Michail Rybin, universitair hoofddocent bij ITMO's Department of Physics and Engineering, zegt, "Computers, smartphones, Ledlampen, lasers - alles waar we ons ons dagelijks leven niet zonder kunnen voorstellen, is ontworpen dankzij het feit dat we de aard van de kristallijne structuur van halfgeleidermaterialen begrijpen. De theorie van periodieke structuren stelt ons in staat te concluderen dat golven - of het nu licht, elektronen, of geluid - kan maar op twee manieren bewegen. Ofwel plant de golf zich voort in het kristal, of het vervaagt snel bij de frequenties van de zogenaamde bandgap. Er zijn geen andere opties en het vereenvoudigt de wetten van deeltjesvoortplanting aanzienlijk en vergemakkelijkt tegelijkertijd technische taken."

Echter, sommige apparaten hebben een kristal nodig dat de golf niet uitzendt of dooft, maar in plaats daarvan, houdt het een tijdje vast - zoiets als een lichte "val" is nodig.

Ideaal, het hele materiaal moet de rol van een val aannemen, want hoe meer licht er wordt opgevangen, hoe efficiënter de interactie van de golf met de werkzame stof zal zijn. Echter, in het geval van een kristal, Het is niet mogelijk. Willekeurige structuren zoals poeders kunnen worden gebruikt, maar de chaotische rangschikking van deeltjes is erg moeilijk te reproduceren. Een alternatief kan het gebruik van quasikristallen zijn:hun structuur vormt geen periodieke roosters, zoals gebeurt in kristallen, maar op het zelfde moment, een wiskundig strikte ordening uitdrukken. in 2017, onderzoekers voorspelden dat het mogelijk zou zijn om licht binnen zo'n structuur te lokaliseren.

Wetenschappers van de ITMO University zijn erin geslaagd monsters van polymeerquasikristallen te maken met behulp van driedimensionale nanoprinting. Ze deden onderzoek om de kwaliteit van hun oppervlak te bestuderen. "Daarna, we hebben een experiment gedaan, " legt de co-auteur van het werk uit, Artem Sinelnik. "Er werd een korte lichtpuls naar het quasikristal gestuurd, en de zogenaamde afterglow werd gemeten. Zoals later bleek, licht verlaat onze monsters met een vertraging, dat is, de golf wordt vrij lang binnen gehouden. Dus, we hebben het vermogen bevestigd om licht te vangen in een driedimensionaal quasikristal van polymeer."