Teadlased Kvantfotoonika Grupist(Quantum Photonics Group) DTU Fotonik’ust koostöös Kopenhaageni Ülikooli Niels Bohri Instituudiga üllatasid teadusmaailma avastusega, mille kohaselt valguskiirgus tahkiselistest footonemitteritest ehk nn. kvanttäppidest on siianiarvatust fundamentaalselt erinev. Uus pilguheit võib pakkuda olulisi rakendusi kvantinfromatsioon-seadmete efektiivsemaks muutmisel.
Kvanttäpid on tahke aine "kunstlikud aatomid", mis koosnevad tuhandetest pooljuhile(sinised sfäärid) pikitud aatomitest(kollastest sfääridest).
Tänapäeval on võimalik toota ning kohandada üliefektiivseid valgusallikaid mis kiirgavad vaid ühe footoni korraga. Selliseid emittereid nimetatakse kvanttäppideks ning need koosnevad tuhandetest aatomitest. Vaatamata eeldustele, mida selline terminoloogia tekitab, ei saa kvanttäppe kirjeldada kui valguse punktallikaid. See aga viib üllatava järelduseni: kvanttäpid ei olegi täpid!
Uutele järeldusteni jõuti eksperimentaalselt, salvestades metallist peegli lähedale asetatud kvanttäppide footonkiirgust. Valguse punktallikatel on alati samad omadused vaatamata sellele, kas nad on ühte- või teistpidi ning sellist universaalsust oodati ka kvanttäppidelt. Leiti aga, et selline fundamentaalne sümmeetria oli DTU’s tehtud katsete puhul rikutud, vastupidi, footonkiirgus sõltus tugevasti kvanttäppide orientatsioonist.
Eksperimentaalsed tulemused on suurepärases kooskõlas uue valgus-aine interaktsiooni teooriaga, mille töötasid välja DTU teadlased koostöös Anders S. Sørenseniga Niels Bohri Instituudist. Teooria võtab arvesse ka kvanttäppide ruumilist ulatust.
Metallpeegli pinnal eksisteerivad tugevalt piiratud optilised pinnatüübid, nn. plasmonid. Plasmoonika on hetkel väga tegus ning paljutõotav uurimisala ning plasmoonikas olemasoleval footonite tugeval piiratusel võib olla rakendusi kvantinformatsiooni teaduses või päikeseenergia tööstuses. Plasmonite tugev piiratus vihjab ka sellele, et kvanttäppide footonkiirgust saab tugevalt moonutada ning et kvanttäpid saavad plasmoneid ergastada väga suure tõenäosusega. Antud uurimus demonstreerib, et plasmonite ergastus saab olla varasemast veelgi efektiivsem. Seega järeldub faktist, et kvanttäppide mõõtmed on suuremad kui aatomi omad, et nad saavad plasmonitega kergemini vastastikmõjusse astuda.
Teadustöö võib sillutada teid uute nanofotooniliste seadmeteni, mis kvanttäppide mõõtmeid uue ressursina ära kasutavad. Uus efekt on arvatavasti oluline ka väljaspool plasmoonikat, näiteks fotooniliste kristallide, õõnsus-kvantelektrodünaamika ning valgusammutamise rakendustes.
Teadusartikkel: “Strongly modified plasmon–matter interaction with mesoscopic quantum emitters“