《物理评论 B》的一篇论文描述了这一新见解，有望实现一系列应用，从智能 LED 照明、量子电路控制的新光子信息比特到灵敏的纳米传感器。

光子学研究人员使用“轨道”来描述光子最有可能出现的空间区域——就像电子绕原子核旋转一样。

特温特团队研究了这些光子轨道，发现通过精心设计特定材料，他们可以创建和控制这些具有“多种形状和对称性的轨道”。该结果在先进光学技术和量子计算中具有潜在的应用价值。

 

新型光子有望带来新颖的先进光学技术。

 

第一作者 Marek Kozoň 解释说：“在教科书化学中，电子总是围绕轨道中心的微小原子核旋转。因此电子轨道的形状不能与完美球体有太大偏差。而光子轨道则可以具有任何形状，只要你按照设计的空间排列组合不同的光学材料即可。”

 

研究人员进行了一项计算研究，以了解光子在被限制在由微小孔隙组成的特定 3D 纳米结构（即光子晶体）中时的行为。这些腔体被有意设计成具有缺陷，从而形成将光子状态与周围环境隔离开来的超结构。物理学家兼合著者 Willem L. Vos 和 Ad Lagendijk 评论道：“鉴于纳米技术中丰富的工具箱，设计具有新光子轨道的纳米结构比修改原子以实现新电子轨道和化学反应要容易得多。”

 

先进的光学技术

 

光子轨道对于开发先进的光学技术（例如高效照明、量子计算和灵敏的光子传感器）非常重要。研究人员还研究了这些纳米结构如何增强光学状态的局部密度，这对于腔量子电动力学中的应用非常重要。他们发现缺陷较小的结构比缺陷较大的结构表现出更大的增强作用。这使得它们更适合集成量子点和创建单光子网络。该项研究工作得到了 NWO-CSER 计划（项目名称为“了解干扰光的吸收以提高太阳能电池效率”）、NWO-JCER 计划（项目名称为“精确高效地计算纳米结构的光学特性以改进光伏发电”）、NWO-GROOT 计划（项目名称为“具有可见光带隙的自组装二十面体光子准晶体”）、NWO-TTW Perspectief 计划（项目名称为 P15-36“自由形式散射光学”）以及 MESA+ 纳米技术研究所应用纳米光子学部门的支持。

上一篇:阿斯顿大学开发用于农作物监测的激光雷达