Japanski i kineski znanstvenici otkrili novi način upravljanja svjetlošću u nanostrukturama

Japanski i kineski znanstvenici pronašli su način da u jednom nanostrukturnom materijalu istovremeno upravljaju dvama potpuno različitim optičkim rezonancijama — bez međusobnog miješanja.

Tim predvođen Hiroakijem Misawom s Okayama University u Japanu, uz kolege s Hokkaido University i Peking University, koristio je dvodimenzionalni materijal MoOCl₂ koji se prirodno ponaša dvojako: duž jedne kristalne osi vodi struju kao metal, a duž okomite osi kao dielektrik. Na zlatnom reflektirajućem filmu izradili su nizove nanodiskova i pokazali da x-polarizirana svjetlost pobuđuje plazmonsku rezonanciju, dok y-polarizirana svjetlost pobuđuje dielektričnu magnetsku dipolnu rezonanciju. Rezultati su objavljeni u ACS Nano.

Ključna riječ je polarizacija. Rotacijom polarizacije upadne svjetlosti ista nanostruktura prebacuje se između dva režima rada — jednog koji svjetlost koncentrira i drugog koji je zadržava. Dosad se to postizalo hibridnim strukturama u kojima se modovi međusobno miješaju i teško ih je kontrolirati odvojeno. Ovdje modovi nastaju iz različitih kristalnih smjerova, pa ostaju neovisni.

Što su znanstvenici zapravo izmjerili

Dielektrična rezonancija pokazala je faktor kvalitete 45,3 — oko 5,7 puta viši od plazmonske. Fotoemisijska elektronska mikroskopija otkrila je i gotovo 300 puta jači fotoemisijski signal dielektričnog moda. Podešavanjem geometrije nanostruktura istraživači su obje rezonancije uspjeli preklopiti na istoj valnoj duljini, zadržavajući neovisnu polarizacijsku kontrolu.

„Htjeli smo neovisno kontrolirati funkciju koncentriranja svjetlosti metalnih nanostruktura i funkciju zadržavanja svjetlosti dielektričnih nanostruktura unutar jedne strukture”, rekao je Misawa. „MoOCl₂ je ponudio tu jedinstvenu priliku jer se njegov optički odziv mijenja s kristalnim smjerom.”

Primjene koje tim navodi su predvidive: osjetljivi optički i kemijski senzori, ultrakompaktni optički prekidači, optička komunikacija, nelinearni optički uređaji i multifunkcionalne metasurface. No pitanje koje izvor ne postavlja glasi: kome će ta tehnologija pripasti i gdje će se proizvoditi?

Ista priča kao i s čipovima

Nanofotonika je danas u poziciji u kojoj je poluvodička industrija bila prije trideset godina — otkrića se objavljuju u zapadnim znanstvenim časopisima, a proizvodni kapaciteti i intelektualno vlasništvo koncentriraju se u nekoliko azijskih i američkih korporacija. Okayama i Hokkaido rade istraživanje, ali komercijalizacija gotovo po pravilu završi u rukama velikih igrača koji nisu ni Japan ni Kina kao države, nego multinacionalne kompanije.

Za male zemlje to je lekcija koju smo već platili u farmaciji i energetici. Ako nemamo vlastite istraživačke kapacitete i vlastito vlasništvo nad tehnologijom, uvozit ćemo gotove uređaje i plaćati licencije. Nema tu ničeg neutralnog: tehnološka autonomija nije ideološka tema nego pitanje tko će ubirati plodove desetljeća javno financiranog istraživanja.

Ovo otkriće samo po sebi ne mijenja ništa u svakodnevnom životu. Ali ako se njegov razvoj prepusti isključivo tržišnoj logici bez strateškog plana, za petnaest godina ćemo ponovno čitati vijesti o novom optičkom čipu koji je „revolucionaran” — i ponovno ga nećemo proizvoditi.