ΕΘΝΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΕΡΕΥΝΑΣ ΦΥΣΙΚΩΝ
ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ»
ΓΡΑΦΕΙΟ ΔΗΜΟΣΙΩΝ ΣΧΕΣΕΩΝ & ΤΥΠΟΥ
Δελτίο Τύπου
Αθήνα, 26 Αυγούστου 2010
 

Ελέγχοντας την αλληλεπίδραση φωτονίων-φωνονίων σε φωξονικούς κρύσταλλους πυριτίου

 

Το φως είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα όπου ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο ταλαντώνονται ταυτόχρονα. Ανάλογα με τη συχνότητα ταλάντωσης έχουμε, π.χ., ορατό φως, μικροκύματα, ή ραδιοφωνικά κύματα. Τα ηχητικά κύματα, από την άλλη μεριά, αναφέρονται σε ελαστικές παραμορφώσεις ενός μέσου. Για παράδειγμα η κίνηση μιας χορδής κιθάρας ταλαντώνει τα μόρια του αέρα και αυτή η ταλάντωση διαδίδεται μέσω του αέρα ως ήχος. Για μεγαλύτερες συχνότητες έχουμε τους υπέρηχους που όλοι γνωρίζουμε από τη χρήση τους στην ιατρική.

Η διάδοση των φωτονίων (ηλεκτρομαγνητικά κύματα) αλλά και των φωνονίων (ηχητικά κύματα) σε περιοδικές δομές έχει πολλές φορές απροσδόκητες συνέπειες, όπως εμφάνιση απαγορευμένων περιοχών συχνοτήτων, αρνητικό δείκτη διάθλασης, δημιουργία εντοπισμένων ή αργών κυμάτων με μικρή ταχύτητα διάδοσης. Τo φως αλληλεπιδρά ασθενώς με τον ήχο όταν περάσουν από την ίδια περιοχή. Οι αλλαγές πυκνότητας που προκαλεί το ακουστικό κύμα αλλάζουν το δείκτη διάθλασης τοπικά και επηρεάζουν το φως, η αλληλεπίδραση δε αυτή ονομάζεται ακουστο-οπτικό φαινόμενο. Τι θα συμβεί λοιπόν αν καταφέρουμε να εγκλωβίσουμε φως και ήχο για μεγάλο χρονικό διάστημα σε μια μικρή περιοχή του χώρου και ισχυροποιήσουμε έτσι την αλληλεπίδρασή τους;
           

Αυτή την ερώτηση προσπαθούμε να απαντήσουμε στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού προγράμματος TAILPHOX (www.tailphox.org) με τη συνεργασία ερευνητικών ομάδων από τη Ισπανία, που συντονίζουν το πρόγραμμα, Γαλλία, Γερμανία, και ερευνητές του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» μαζί με συναδέλφους από το Πανεπιστήμιο Αθηνών. Η προσπάθεια επικεντρώνεται πρώτα στην κατασκευή φωξονικών κρυστάλλων. Αυτές είναι περιοδικές δομές που εμφανίζουν χάσμα, δηλαδή εμποδίζουν ταυτόχρονα τη διάδοση φωτός και ήχου σε (διαφορετικές) περιοχές συχνοτήτων. Πρόκειται ουσιαστικά για δομές που λειτουργούν συγχρόνως ως φωτονικοί και ως φωνονικοί κρύσταλλοι. Η δημιουργία τέτοιων δομών θα επιτρέψει την κατασκευή καναλιών (κυματοδηγών) μέσα στο φωξονικό κρύσταλλο, όπου ήχος και φως θα ταξιδεύουν με ελεγχόμενη ταχύτητα και θα μπορούν να εντοπιστούν σε μια κοιλότητα με πολύ μικρές διαστάσεις, μικρότερες από 1 μm, δηλαδή χίλιες φορές μικρότερες από μια ανθρώπινη τρίχα. Ένας τέτοιος εντοπισμός ήχου-φωτός θα μας έδινε πολλές δυνατότητες ελέγχου του φωτός μέσω ελαστικών κυμάτων και το αντίστροφο, και θα μπορούσε να οδηγήσει στη δημιουργία νέων ακουστο-οπτικών διατάξεων. Επιπλέον, κάτω από ορισμένες συνθήκες, θα μπορούσε να διευκολύνει και να ελέγξει την εκπομπή φωτός από το πυρίτιο, που είναι το κύριο υλικό της τεχνολογίας ημιαγωγών και έχει τεράστια τεχνολογική σημασία.
 
Για το Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. «Δημόκριτος»

Το Εθνικό Κέντρο Έρευνας Φυσικών Επιστημών (Ε.Κ.Ε.Φ.Ε.) «Δημόκριτος» είναι το μεγαλύτερο, πολυκλαδικό ερευνητικό κέντρο της χώρας, με σημαντικές ερευνητικές, τεχνολογικές και εκπαιδευτικές δραστηριότητες στους τομείς Υγείας, Βιολογίας & Βιοτεχνολογία, Νέα Υλικά, Μικροηλεκτρονική & Νανοτεχνολογία, Περιβάλλον - Ενέργεια & Βιώσιμη Ανάπτυξη, Πληροφορική & Τηλεπικοινωνίες, Πυρηνική Φυσική & Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων, Πυρηνική Τεχνολογία & Ακτινοπροστασία, Πολιτιστική Κληρονομιά. Η πολυκλαδικότητα του συντονίζεται από τα οκτώ Ινστιτούτα του: Βιολογίας, Επιστήμης Υλικών, Μικροηλεκτρονικής, Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών, Πυρηνικής Τεχνολογίας και Ακτινοπροστασίας, Πυρηνικής Φυσικής, Φυσικοχημείας, Ραδιοϊσοτόπων και Ραδιοδιαγνωστικών Προϊόντων.

 

Για περισσότερες πληροφορίες:

Ζ. Φλωράτου
Γραφείο Δημοσίων Σχέσεων και Τύπου
Τηλ. 210- 650 3002, email : florzo1@central.demokritos.gr