La luce rimane intrappolata mentre orbita all'interno di minuscoli granuli di un materiale cristallino che ha sempre più incuriosito i fisici, un team guidato dall'Università della California, San Diego, ha scoperto il professore di fisica Michael Fogler.

Nitruro di boro esagonale, strati sovrapposti di atomi di boro e azoto disposti in un reticolo esagonale, è stato recentemente scoperto che piega l'energia elettromagnetica in modi insoliti e potenzialmente utili.

L'anno scorso Fogler e colleghi hanno dimostrato che la luce può essere immagazzinata all'interno di granuli su nanoscala di nitruro di boro esagonale. Ora il gruppo di ricerca di Fogler ha pubblicato un nuovo articolo sulla rivista Nano lettere che elabora come si comporta questa luce intrappolata all'interno dei granuli.

Le particelle di luce, chiamati polaritoni fononici, disobbedire alle leggi standard di riflessione mentre rimbalzano attraverso i granuli, ma il loro movimento non è casuale. I raggi polaritoni si propagano lungo percorsi ad angoli fissi rispetto alla struttura atomica del materiale, I rapporti della squadra di Folger. Questo può portare a risonanze interessanti.

"Le traiettorie dei raggi polaritoni intrappolati sono molto contorte nella maggior parte dei casi, " ha detto Fogler. "Tuttavia, a certe frequenze "magiche" possono diventare semplici orbite chiuse."

Quando ciò accade, possono emergere "punti caldi" di campi elettrici fortemente potenziati. Il gruppo di Fogler ha scoperto che possono formare elaborati motivi geometrici in granuli di forma sferoidale.

I polaritoni non sono solo particelle ma anche onde che formano schemi di interferenza. Quando sovrapposto ai contorni caldi di campi elettrici potenziati, questi creano immagini straordinariamente belle.

"Assomigliano alle uova Fabergé, i tesori tempestati di gemme degli zar russi, "Osservò Fogler.

Oltre a creare bellissime immagini, la loro analisi illustra il modo in cui la luce viene immagazzinata all'interno del materiale. Gli schemi e le frequenze magiche sono determinati non dalla dimensione dello sferoide ma dalla sua forma, questo è, il rapporto tra la sua circonferenza e la lunghezza. L'analisi ha rivelato che un singolo parametro determina l'angolo fisso lungo il quale i raggi polaritoni si propagano rispetto alla superficie degli sferoidi.

Gli scienziati stanno iniziando a trovare usi pratici per materiali come il nitruro di boro esagonale che manipolano la luce in modi usuali. La teoria basata su questo lavoro potrebbe guidare lo sviluppo di applicazioni come i nanorisonatori per il filtraggio dei colori ad alta risoluzione e l'imaging spettrale, iperlenti per l'imaging subdiffrazionale, o sorgenti di fotoni infrarossi.

L'analisi fornisce una spiegazione teorica per le precedenti osservazioni sulla luce intrappolata. Fogler e colleghi suggeriscono diversi esperimenti che potrebbero confermare la loro previsione della luce orbitante utilizzando tecniche ottiche avanzate, alcuni dei quali sono in corso, ha detto Fogler. "La ricerca sperimentale per rilevare i polaritoni orbitanti è già iniziata".