LED più luminosi e celle solari più efficienti sono due potenziali applicazioni per la ricerca di A*STAR sulle strutture reticolari che possono rallentare o intrappolare la luce.

Sfruttare l'energia delle onde localizzandola e sopprimendo la sua propagazione attraverso un mezzo è una tecnica potente. Ora, Alagappin Gandhi e Png Ching Eng Jason dell'A*STAR Institute of High Performance Computing hanno calcolato un design che localizza la luce in piccoli anelli, all'interno di una struttura bidimensionale creata dalla fusione di due reticoli di periodicità leggermente differenti.

La nuova tecnica non si limita alla luce, e può consentire la progettazione di sistemi in grado di controllare con precisione l'energia delle onde in qualsiasi ambito e su qualsiasi scala:suono, termico, acqua, o anche onde di materia come nei condensati di Bose-Einstein.

Per i dispositivi basati sulla luce, le nuove intuizioni potrebbero essere utilizzate per costruire componenti fotonici più efficienti, disse Gandhi.

"Se modelli la superficie di un LED con reticoli uniti, aiuterà a far uscire la luce in modo efficiente, " disse Gandhi. "Per una cella solare, tuttavia i reticoli uniti aiuteranno la luce a entrare meglio in modo da poter raccogliere più energia".

La capacità di creare risonatori in cui la luce è localizzata sulla superficie di un dispositivo ha anche applicazioni nei componenti di calcolo quantistico basati sulla luce, come i difetti del diamante.

Gandhi e Png hanno progettato le strutture sovrapponendo reticoli di piccoli materiali dielettrici circolari con periodi in un semplice rapporto R:R-1, ad esempio un reticolo viene fuso con un altro la cui distanza è pari a 4/3, o 5/4, 6/5 ecc.

"Crea un effetto bidimensionale simile ai battiti tra due onde di frequenza molto vicina, "Gandhi ha detto. "Dove ci sono antinodi la luce è localizzata sotto forma di un percorso chiuso".

Gandhi ha affermato che la creazione di una serie regolare di anelli di luce localizzati è in contrasto con la localizzazione di Anderson, che nasce dalla casualità in una struttura. "Questo è un modo sistematico di creare un gran numero di loop, " disse Gandhi.

Gandhi e Png hanno eseguito simulazioni numeriche della propagazione della luce in un intervallo di lunghezze d'onda leggermente inferiore a quello della spaziatura reticolare, e calcolato la struttura a bande di energia. Hanno scoperto che all'aumentare di R, è emerso un gran numero di bande di energia la cui luce aveva una velocità di gruppo pari a zero, la firma della luce localizzata all'interno del cristallo.

Gandhi ha affermato che i reticoli uniti fornirebbero anche un modo per i ricercatori di esplorare le proprietà topologiche, come le modalità edge protette.