Per molto tempo si è pensato che i solidi amorfi non assorbissero selettivamente la luce a causa della loro struttura atomica disordinata. Tuttavia, un nuovo studio di UOttawa smentisce questa teoria e mostra che i solidi amorfi in realtà mostrano dicroismo, il che significa che assorbono selettivamente la luce di diverse polarizzazioni.

I ricercatori dell’Università di Ottawa hanno scoperto che l’uso di fasci di luce elicoidali in solidi disordinati rivela questo dicroismo. Questa scoperta contraddice le convinzioni precedenti e offre l'opportunità di alterare il modo in cui la luce interagisce con questi materiali modificando le proprietà della luce stessa.

Questi risultati sottolineano anche l’importanza dell’ordine a breve e medio raggio all’interno dei solidi disordinati nell’influenzare il modo in cui i materiali reagiscono alla luce. Lo studio, intitolato "Dicroismo intrinseco in solidi amorfi e cristallini con luce elicoidale", è pubblicato su Nature Communications .

Guidato dal professor Ravi Bhardwaj, ricercatore del Dipartimento di fisica a capo del gruppo di ricerca Extreme Ultrafast Photonics di uOttawa, e dagli studenti di dottorato Ashish Jain e Jean-Luc Begin, questo studio della durata di un anno è stato condotto in collaborazione con i professori Thomas Brabec e Paul Corkumat dell'uOttawa Complesso di ricerca avanzata (ARC).

"La ricerca è stata condotta utilizzando fasci di luce elicoidali che trasportano momento angolare orbitale per sondare le proprietà ottiche dei materiali amorfi e cristallini", spiega il professor Bhardwaj. "Utilizzando una piastra a cristalli liquidi birifrangente, chiamata piastra q, sviluppata dal gruppo del professor Karimi, siamo stati in grado di produrre campi luminosi di design con fronti d'onda contorti che descrivono uno schema a cavatappi."

Questa ricerca ha ampie implicazioni e sfida le attuali convinzioni sulle caratteristiche ottiche dei solidi amorfi. Presenta inoltre l'opportunità di controllare il comportamento ottico di un materiale utilizzando fasci di luce elicoidali. Questi risultati sono significativi per molteplici campi, tra cui la scienza dei materiali, l'ottica e la spettroscopia chiroottica.

"Il nostro team ha sviluppato un nuovo metodo per dimostrare che i solidi non cristallini possono mostrare dicroismo elicoidale, il che significa che reagiscono in modo diverso alla luce che gira in direzioni diverse", afferma il professor Bhardwaj. "Le prove sperimentali sono state integrate da modelli teorici sviluppati in collaborazione con il professor Brabec, fornendo una comprensione completa dei fenomeni osservati."

"La luce elicoidale è servita come sonda indiretta dell'ordine a corto e medio raggio nei solidi disordinati che si estende fino a 2 nm. La nostra ricerca aiuterà gli sforzi per comprendere la natura misteriosa dei materiali amorfi", aggiungono Ashish Jain e Jean-Luc. Inizia.

Questo lavoro fa avanzare significativamente la nostra comprensione delle proprietà ottiche dei materiali allo stato solido. Dimostrando l'esistenza del dicroismo intrinseco sia nei solidi cristallini che amorfi, questa ricerca apre la strada ad applicazioni innovative e all'ulteriore esplorazione delle capacità uniche dei fasci di luce elicoidali nel sondare e manipolare le proprietà dei materiali.

Ulteriori informazioni: Ashish Jain et al, Dicroismo intrinseco in solidi amorfi e cristallini con luce elicoidale, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45735-9

Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura

Fornito dall'Università di Ottawa