Skyrmionzakjes van licht op een gestructureerd goudoppervlak (afb: univ. Stuttgart/Patrick Walter)

Het lijkt mogelijk om licht te manipuleren met speciaal gestructureerde metaaloppervlak-ken (plasmo-nische skyrmion-zakjes) zodat het heel andere eigenschappen krijgt/kan krijgen. Als je nu denkt “Waar hebben we het over?” dan leef/vraag ik(=as) met je mee.  Een skyrmion is volgen Wikipedia een topologisch stabiel veld dat oorspronkelijk was bedacht als model voor deeltjes van atoomkernen (protonen en neutronen). Een plasmon is een oscillatie. Topologie, in dit geval, is een vorm van meetkunde. Belangrijker dan die begrippen is natuurlijk de boodschap (licht valt te manipuleren met structuren van oppervlakken).“Ons onderzoek voegt een nieuw hoofdstuk toe aan het opkomende onderzoeksveld van skyrmionen”, stelt Harald Giessen van de universiteit van Stuttgart. In de wollige taal van wetenschappers hebben ze het bestaan van skyrmionzakjes van licht op het oppervlak van metalen aangetoond.
Skyrmionen zijn, stelt het persbericht, wiskundige beschrijvingen van wervelachtige structuren die het mogelijk maken natuurkundige verbanden te begrijpen (dat begrijp ik dan (ook) weer niet: wiskunde gebruiken om iets te begrijpen; as). De aanpak zou zich de laatste jaren hebben bewezen in een breed gebied zoals magnetische stoffen en materiaaloppervlakken.
De groep van Giessen heeft nu onderzocht of licht dat op het gestructureerde oppervlak van een dunne goudlaag valt, zich kan gedragen als skyrmionzakjes met specifieke symmetrieën. Deze zakjes bestaan ​​uit skyrmionen die zich in een groter skyrmion bevinden. Voor hun experiment etsten de onderzoekers fijne groeven in de vorm van twee gedraaide zeshoeken, waarbij elke zeshoek een skyrmionlichtveld genereerde.

“We zagen een superpositie van twee skyrmionlichtvelden, waaruit de skyrmionzakjes ontstonden”, legt hoofdauteur Julian Schwab uit. Nog opvallender was dat de onderzoekers het aantal skyrmionen dat zich in de skyrmionzakjes verzamelde, konden variëren door de mate aan te passen waarin de lichtvelden ten opzichte van elkaar gedraaid waren. Met andere woorden, de onderzoekers kunnen lichtvelden gericht manipuleren, waardoor die vormen krijgen die normaal gesproken niet voorkomen.
Voor de experimentele verificatie werkte de onderzoekers samen met een onderzoeksgroep van de universiteit Duisburg-Essen en voor de theoretische beschrijving van het fenomeen met een groep van het Technion in Haifa (Is).

Microscopie

Dat is fundamentele natuurkunde. Deze lichtveldskyrmionen vertonen echter buitengewone eigenschappen, waardoor onderzoekers zich toepassingen kunnen voorstellen. Of het goudoppervlak dat gebruikt is daarvoor geschikt is, is nog niet bekend. Giessen: “Als iemand een geschikt materiaal vindt, zou ons concept in de microscopie kunnen worden toegepast. Met gespecialiseerde microscopen zouden we resoluties kunnen bereiken die anders onmogelijk zouden zijn vanwege de beperkingen die bepaald worden door golflengte van het gebruikte licht.”

Bron: Science Daily