Wetenschappers hebben een nieuwe reeks regels ontwikkeld die bepalen hoe objecten licht absorberen en uitstralen, waardoor licht wordt geworpen op een fundamenteel aspect van de fysieke wereld.

De nieuwe regels, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, bieden een nauwkeuriger en vollediger inzicht in de interactie van licht met materie, en kunnen gevolgen hebben voor een breed scala aan gebieden, waaronder optica, materiaalkunde en nanotechnologie.

"Ons werk biedt een nieuwe manier van denken over hoe licht interageert met materie", zegt hoofdauteur van het onderzoek, professor Ortwin Hess, van de Universiteit van Bazel in Zwitserland. "Het zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe materialen en apparaten met nieuwe optische eigenschappen."

De nieuwe regels zijn gebaseerd op het concept van 'kwantumplasmonics', de studie van hoe licht interageert met elektronen in materialen op nanoschaal. Op deze schaal wordt de kwantumaard van licht en materie belangrijk, en de regels die bepalen hoe licht met materie interageert zijn anders dan die op macroscopische schaal.

De nieuwe regels houden rekening met het feit dat elektronen in materialen door licht kunnen worden aangeslagen tot hogere energieniveaus, en dat deze aangeslagen elektronen vervolgens licht kunnen uitstralen. Dit proces staat bekend als "fotoluminescentie" en vormt de basis voor een breed scala aan opto-elektronische apparaten, zoals lasers en lichtemitterende diodes (LED's).

De nieuwe regels bieden een nauwkeurigere en completere beschrijving van fotoluminescentie dan bestaande theorieën, en ze zouden kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe materialen en apparaten met verbeterde optische eigenschappen. De nieuwe regels kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om materialen te ontwerpen die efficiënter licht uitstralen, of materialen die licht op specifieke golflengten kunnen absorberen.

"Ons werk heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen op het gebied van de kwantumplasmonica", zegt professor Hess. "Het zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe materialen en apparaten met nieuwe optische eigenschappen en die in een breed scala aan toepassingen kunnen worden gebruikt."