Фотон, квантовая частица электромагнитного излучения, и фонон — ее эквивалент в механических колебаниях, как ни странно, могут взаимодействовать и обмениваться энергией на наноуровне. Этот эффект оптомеханической связи открыт недавно и сравнительно малоизучен. В частности, установлено, что он значительно усиливается если электромагнитные и механических колебания локализованы в одной нанополости, образованной в синтетическом кремниевом кристалле.
Одной из основных проблем фотон-фононных взаимодействий является сложность полной изоляции только одного из нескольких существующих семейств фононов.
В работе, представленной в журнале Nature Communications исследователями из института ICN2 (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia’s), описывается как создать кристаллическую полость, оптическими и механическими свойствами которой можно манипулировать по-отдельности. Этот метод позволяет достигать полной 1D-фононной изоляции для механических мод и фотонной изоляции для поперечных электрооптических режимов.
Передача энергии от фотонов к фононам может пригодиться, например, для светового управления рассеиванием тепла. Энергия упорядоченных в лазерном луче фотонов может использоваться для генерации когерентных пучков фононов. Удерживание квантовых битов информации необходимо для создания квантовых компьютеров.
Для практической реализации всех этих приложений успехи в фундаментальных исследованиях должны быть консолидированы в практические знания. Прогресс, достигнутый специалистами ICN2, упростит изучение свойств оптомеханических взаимодействий и сделает его более точным.
