新成果：科學(xué)家發(fā)明一種光學(xué)漏斗，連光都可以捕捉！

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發(fā)現(xiàn)和理論描述物質(zhì)的新量子態(tài)，是維爾茨堡朱利葉斯-馬克西米利安大學(xué)理論凝聚態(tài)物理教授羅尼·托馬萊的主要研究目標(biāo)，并為一種新的物理現(xiàn)象發(fā)展一種理論，然后激發(fā)新的實(shí)驗(yàn)，尋求這種效應(yīng)，這是理論物理學(xué)家實(shí)踐中最重要的時刻之一。在理想情況下，這樣的效果甚至?xí)尫乓庀氩坏降募夹g(shù)潛力。所有這些都與托馬萊現(xiàn)在與羅斯托克大學(xué)亞歷山大·沙梅特教授的光學(xué)實(shí)驗(yàn)小組，一起進(jìn)行的一個項(xiàng)目結(jié)合在一起。

其項(xiàng)目研究“光學(xué)漏斗”成果現(xiàn)已發(fā)表在《科學(xué)》期刊上，研究已經(jīng)設(shè)法實(shí)現(xiàn)了一種稱之為‘光漏斗’的效果，通過這種新的效應(yīng)，10公里光纖中的光可以聚集在導(dǎo)線中一個特定的選擇點(diǎn)。這一現(xiàn)象背后的機(jī)制，是托馬萊在2019年為其貢獻(xiàn)了相關(guān)理論工作的所謂“非厄米特皮膚效應(yīng)”(Non-Hermitian Skin Effect)。具體地說，托馬萊的研究使人們能夠理解由物質(zhì)拓?fù)鋺B(tài)設(shè)置框架中的集膚效應(yīng)，拓?fù)湮镔|(zhì)已發(fā)展成為當(dāng)代物理學(xué)最具活力的研究領(lǐng)域之一。

拓?fù)鋵W(xué)研究

在維爾茨堡，該領(lǐng)域由戈特弗里德·蘭德韋爾和克勞斯·馮·克利津(諾貝爾獎獲得者1985年)的半導(dǎo)體研究開創(chuàng)，在過去的十年里，勞倫斯·W·莫倫坎普(Laurens W.Molenkamp)繼續(xù)了這一研究。“拓?fù)洹币辉~源于古希臘語中的“研究”和“地點(diǎn)”，它最初是一門以數(shù)學(xué)為主的學(xué)科，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛傳播到物理領(lǐng)域，包括光學(xué)。它們與其他合成物質(zhì)平臺一起，形成了一個更廣泛的方向，即拓?fù)涑牧希芯咳藛T期待著未來的根本性技術(shù)創(chuàng)新。

在這里，物理學(xué)家并不完全求助于自然給出的材料和化學(xué)成分。相反，開發(fā)了由量身定做的人工自由度組成的新合成晶體。關(guān)于研究開發(fā)的光漏斗，所選擇的平臺是沿著光纖傳導(dǎo)光，但同時允許詳細(xì)的空間分辨操作的光纖。漏斗實(shí)現(xiàn)的光積累，可能是提高光學(xué)探測器靈敏度的基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)前所未有的光學(xué)應(yīng)用。然而，光漏斗只是個開始，在這個階段，研究人員已經(jīng)在研究拓?fù)涔庾訉W(xué)領(lǐng)域的許多新想法及其潛在的技術(shù)應(yīng)用。

高靈敏度光學(xué)探測器

托馬萊教授堅(jiān)信，維爾茨堡為追求這一研究方向提供了極好的環(huán)境。這一點(diǎn)在聯(lián)合授予伍茲堡分校和德累斯頓分校的卓越集群“ct-qmat”中得到了體現(xiàn)?！癱t-qmat”研究的一個主要支柱是圍繞合成拓?fù)湮镔|(zhì)展開，這一點(diǎn)得到了維爾茨堡托馬萊教授所做研究的有力支持。位于羅斯托克的亞歷山大·沙梅特周圍的研究團(tuán)隊(duì)被有機(jī)地整合到“ct-qmat.”中，展示了這種卓越集群對尖端研究的刺激影響。

博科園｜研究/來自：維爾茨堡大學(xué)

參考期刊《科學(xué)》

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