Þökk sé staðfræði, grein stærðfræði sem kannar eiginleika rúmfræðilegra hluta sem eru óbreyttir á meðan þeir gangast undir stöðuga aflögun, fann hópur vísindamanna undir forystu Isaac Nape við háskólann í Witwatersrand í Suður-Afríku og Kayne Forbes við háskólann í Austur-Anglia (UEA) í Bretlandi leið til að forrita og stjórna hægri eða vinstri hendi{6}} (6}) og snúast.
Í ljósfræði er chirality venjulega tengt hringskautuðu ljósi (þar sem rafsviðið snýst annað hvort réttsælis eða rangsælis þegar ljósið ferðast).
„Starf okkar var knúin áfram af spurningunni um hvort ljós geti myndað og stjórnað eigin staðbundnu handverki með útbreiðslu-án þess að þurfa efnisviðmót, metasurface eða mjög þéttan fókus,“ segir Forbes, fyrirlesari við efnafræði-, lyfjafræði- og lyfjafræðiskóla UEA, þar sem hann leiðir Light and{1}photonics hópinn.
Staðfræðileg hleðslubreyting
Gróðurfræði fer inn í gegnum fasa og pólun ljósgeisla vinda um geiminn. „Uppbyggt ljós gerir okkur kleift að leiða þessar hugmyndir saman svo við getum hannað geisla þar sem fasi og skautun er mismunandi á nákvæman hátt yfir geislann,“ útskýrir Forbes. "Við höfðum áhuga á möguleikanum á því að staðfræði geislans virkaði sem einfaldur stjórnhnappur. Með því að breyta Pancharatnam staðfræðihleðslunni (ein færibreyta), getum við látið staðbundinn snúning og chirality ljóssins endurskipuleggja sig við útbreiðslu."
Það er mikilvægt að hafa í huga að engin sérstök efni eru nauðsynleg fyrir áhrifin sjálf. Snúningurinn og chirality koma fram við lausa-rýmisútbreiðslu skipulagðs ljósgeisla-vigrar hvirfilgeisla, í þessu tilviki.
Hvað er vektor hvirfilgeisli? "Vektor þýðir að skautunin er breytileg yfir geislann, frekar en að vera einsleit," segir Forbes. "Hvirfil þýðir að geislinn ber með sér skriðþunga í sporbraut, sem tengist snúnu fasaframhliðinni. Og jarðfræði fer inn í gegnum hvernig geislinn snýr sér um sinn eigin ás. Í vinnu okkar er þessum snúningi stjórnað af Pancharatnam toppfræðilegu hleðslunni, sem setur hvernig fasi og skautun geislans er breytileg þegar við förum um geislann."
Í byrjunarplaninu er geislinn snúinn-jafnvægi. Vinstri- og hægri-hringlaga hluti þess eru jafnt til staðar, þannig að það er engin staðbundin hringskautun. "En þessir tveir þættir bera mismunandi brautarbyggingu," bendir Forbes á. "Þegar geislinn breiðist út, öðlast þeir mismunandi Gouy fasa og mismunandi geislamyndað snið. Þetta gerir hægri- og vinstri-hringlaga íhluti aðskilda geislavirkt, sem framleiðir staðbundinn snúning og sjónrænan kírleika."
Það er mikilvægt að hafa í huga að engin sérstök efni eru nauðsynleg fyrir áhrifin sjálf. Snúningurinn og chirality koma fram við lausa-rýmisútbreiðslu skipulagðs ljósgeisla-vigrar hvirfilgeisla, í þessu tilviki.
Hvað er vektor hvirfilgeisli? "Vektor þýðir að skautunin er breytileg yfir geislann, frekar en að vera einsleit," segir Forbes. "Hvirfil þýðir að geislinn ber með sér skriðþunga í sporbraut, sem tengist snúnu fasaframhliðinni. Og jarðfræði fer inn í gegnum hvernig geislinn snýr sér um sinn eigin ás. Í vinnu okkar er þessum snúningi stjórnað af Pancharatnam toppfræðilegu hleðslunni, sem setur hvernig fasi og skautun geislans er breytileg þegar við förum um geislann."
Í byrjunarplaninu er geislinn snúinn-jafnvægi. Vinstri- og hægri-hringlaga hluti þess eru jafnt til staðar, þannig að það er engin staðbundin hringskautun. "En þessir tveir þættir bera mismunandi brautarbyggingu," bendir Forbes á. "Þegar geislinn breiðist út, öðlast þeir mismunandi Gouy fasa og mismunandi geislamyndað snið. Þetta gerir hægri- og vinstri-hringlaga íhluti aðskilda geislavirkt, sem framleiðir staðbundinn snúning og sjónrænan kírleika."
Skipulögð ljósljóseindafræði, sjónræn meðhöndlun, kíral skynjun
Þrjár af augljósustu forritunum framundan eru líklega uppbyggð ljósljóseindafræði, sjónræn meðferð og kíral skynjun. Önnur hugsanleg notkun er hávídd ljóseindaupplýsingavinnsla, vegna þess að geislinn tengir snúning og skriðþunga svigrúms á stjórnanlegan hátt.
„Í grundvallaratriðum er uppgötvun okkar viðeigandi fyrir bæði klassískt og skammtaskipt ljós, þar sem hægt er að kóða upplýsingar innan skautunar (snúningsljóss) og staðbundinnar stillingar (snúið ljós),“ segir Nape. "Hægt er að nota ljóseindasnúninginn og snúninginn sem stafróf innan bjartra leysigeisla og á stakri ljóseindhæð. Hvert aðskilið ástand táknar mismunandi upplýsingatákn."
Núverandi verk teymisins eru klassísk ljóseðlisfræði, en sömu frelsisgráður, snúningur, skriðþunga svigrúms og staðbundin uppbygging eru einnig notuð fyrir skammtaljóseindafræði. „Okkar-áhugamál til lengri tíma er hvort -stýrð spuna-snúningur af þessu tagi af þessu tagi geti verið gagnleg til að undirbúa, umbreyta eða kóðun hávíddar ljóseindaástands,“ segir Nape.
Því næst ætla vísindamennirnir að kanna hversu almennt og gagnlegt þetta fyrirkomulag er. „Við höfum sýnt að Pancharatnam staðfræðihleðslan getur stjórnað snúningi og chirality fyrir frjálsa-útbreiðslu geims og nú er spurningin hversu langt er hægt að ýta þessari stjórn,“ segir Nape. "Við höfum líka áhuga á því hvernig hægt er að nota það fyrir upplýsingakóðun, sjónræna meðferð og víxlverkun ljóss-. Víðtækara markmið okkar er að fara frá því að sýna áhugaverða uppbyggða ljósáhrif yfir í að þróa það sem hagnýta hönnunarreglu."
