Lange tijd werd gedacht dat amorfe vaste stoffen niet selectief licht absorberen vanwege hun ongeordende atomaire structuur. Een nieuwe studie van uOttawa weerlegt deze theorie echter en laat zien dat amorfe vaste stoffen feitelijk dichroïsme vertonen, wat betekent dat ze selectief licht met verschillende polarisaties absorberen.

Onderzoekers van de Universiteit van Ottawa hebben ontdekt dat het gebruik van spiraalvormige lichtstralen in ongeordende vaste stoffen dit dichroïsme aan het licht brengt. Deze ontdekking is in tegenspraak met eerdere overtuigingen en biedt de mogelijkheid om de manier waarop licht met deze materialen interageert te veranderen door de eigenschappen van het licht zelf te veranderen.

Deze bevindingen onderstrepen ook het belang van orde op korte tot middellange afstand binnen ongeordende vaste stoffen bij het beïnvloeden van de manier waarop materialen op licht reageren. De studie, getiteld "Intrinsiek dichroïsme in amorfe en kristallijne vaste stoffen met spiraalvormig licht", is gepubliceerd in Nature Communications .

Onder leiding van professor Ravi Bhardwaj, onderzoeker bij de afdeling natuurkunde en hoofd van de onderzoeksgroep Extreme Ultrafast Photonics van uOttawa, en promovendi Ashish Jain en Jean-Luc Begin, werd dit jaar durende onderzoek uitgevoerd in samenwerking met de professoren Thomas Brabec en Paul Corkumat uOttawa. Geavanceerd onderzoekscomplex (ARC).

"Het onderzoek werd uitgevoerd door gebruik te maken van spiraalvormige lichtstralen met een orbitaal impulsmoment om de optische eigenschappen van amorfe en kristallijne materialen te onderzoeken", legt professor Bhardwaj uit. "Door gebruik te maken van een dubbelbrekende vloeibare kristalplaat, een zogenaamde q-plate, ontwikkeld door de groep van professor Karimi, konden we designerlichtvelden produceren met gedraaide golffronten die een kurkentrekkerpatroon beschrijven."

Dit onderzoek heeft brede implicaties en daagt de huidige opvattingen over de optische kenmerken van amorfe vaste stoffen uit. Het biedt ook mogelijkheden om het optische gedrag van een materiaal te controleren door gebruik te maken van spiraalvormige lichtstralen. Deze bevindingen zijn van belang voor meerdere vakgebieden, waaronder materiaalkunde, optica en chiroptische spectroscopie.

"Ons team heeft een nieuwe methode ontwikkeld om aan te tonen dat niet-kristallijne vaste stoffen spiraalvormig dichroïsme kunnen vertonen, wat betekent dat ze anders reageren op licht dat in verschillende richtingen draait", zegt professor Bhardwaj. "Het experimentele bewijs werd aangevuld met theoretische modellen die in samenwerking met professor Brabec zijn ontwikkeld en die een alomvattend inzicht in de waargenomen verschijnselen verschaffen."

"Het spiraalvormige licht diende als een indirecte sonde van orde op korte tot middellange afstand in ongeordende vaste stoffen die zich uitstrekt tot 2 nm. Ons onderzoek zal bijdragen aan de inspanningen om de mysterieuze aard van amorfe materialen te begrijpen", voegen Ashish Jain en Jean-Luc toe. Begin.

Dit werk verbetert ons begrip van de optische eigenschappen van vastestofmaterialen aanzienlijk. Door het bestaan ​​van intrinsiek dichroïsme in zowel kristallijne als amorfe vaste stoffen aan te tonen, maakt dit onderzoek de weg vrij voor innovatieve toepassingen en verdere verkenning van de unieke mogelijkheden van spiraalvormige lichtbundels bij het onderzoeken en manipuleren van materiaaleigenschappen.

Meer informatie: Ashish Jain et al, Intrinsiek dichroïsme in amorfe en kristallijne vaste stoffen met spiraalvormig licht, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45735-9

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie

Aangeboden door Universiteit van Ottawa