De zoektocht naar baanbrekende nieuwe manieren om te manipuleren hoe licht door elektromagnetische materialen reist, heeft een nieuwe, ongebruikelijke draai.

Een innovatief onderzoeksproject, uitgevoerd door experts van de Universiteit van Exeter, heeft een nieuwe theoretische benadering ontwikkeld om licht zonder enige reflectie door elektromagnetische materialen te laten reizen.

De ontdekking zou de weg kunnen effenen voor efficiëntere communicatie en draadloze technologie.

Het project richtte zich op het vinden van nieuwe soorten elektromagnetische materialen waar licht zich maar in één richting kan verplaatsen, zonder enige reflectie, met behulp van de vergelijkingen van Maxwell. Deze vier cruciale vergelijkingen, gepubliceerd in de jaren 1860 door natuurkundige James Clerk Maxwell, beschrijven hoe elektrische en magnetische velden door ruimte en tijd bewegen. Deze vergelijkingen ondersteunen veel van de moderne technologie van optische en radiotechnologieën, tot draadloze communicatie, radar en elektromotoren.

Deze nieuwe ongebruikelijke materialen waren eerder begrepen met behulp van ideeën die de Nobelprijs van 2016 wonnen, ideeën ontleend aan een abstract gebied van de wiskunde dat bekend staat als topologie, die de eigenschappen bestudeert van vormen die hetzelfde blijven als je ze knijpt en kneedt.

De nieuwigheid van dit werk is dat het deze nieuwe elektromagnetische materialen heeft gevonden met slechts een kleine draai aan het middelbare schoolconcept van de brekingsindex.

Deze bevinding kan het ontwerp van materialen vereenvoudigen waar licht zich maar in één richting kan voortplanten en zou kunnen, bijvoorbeeld, worden gebruikt om de telecommunicatie te verbeteren waar informatie zich als pulsen voortplant, informatie die verloren gaat bij reflectie.

De studie is gepubliceerd in toonaangevend tijdschrift Natuurfysica .

Mitchell Woolley, co-auteur en die het onderzoek uitvoerde tijdens zijn studie Natuurwetenschappen aan de Universiteit van Exeter, zei:"Ons artikel test de grenzen van hoe licht zich kan gedragen door Maxwells vergelijkingen en elektromagnetische theorie te gebruiken om exotische optische materialen te ontwikkelen. Ik denk dat de nieuwigheid hier was geen topologie of traditionele methoden van numerieke simulatie en optimalisatie gebruiken om deze materialen te vinden."

Dr. Simon Horley, hoofdauteur van het artikel en ook van de Universiteit van Exeter voegde toe:"Er is nog veel interessante natuurkunde en wiskunde te vinden om te begrijpen hoe licht door materie beweegt. Het is zeer bevredigend dat het eenvoudige concept van de brekingsindex kan worden gebruikt in zulke ongebruikelijke materialen."