这是全球研究团队首次成功创造出逼真的光子时间晶体——这些显著的材料大幅增强光的效果。这一重大成就为通信、成像和传感等领域的激动人心的新进展铺平了道路，使得更快、更紧凑的激光器、传感器及各种光学设备的发展成为可能。
芬兰阿尔托大学的助理教授维克塔尔·阿萨德奇表示：“这项研究可能会导致光子时间晶体的首个现实应用，将其推向实际使用，并有可能彻底改变多个行业。从高效的光放大器和复杂传感器到尖端激光技术，这项研究扩展了我们对如何管理光及其与物质相互作用的理解。”
光子时间晶体是一类独特的光学材料。与空间中具有重复结构的普通晶体不同，光子时间晶体在空间中保持均匀性，但在时间上表现出有节奏的振荡。这一独特特性导致了“动量禁带”，在这个禁带中，光似乎在晶体内部暂停，同时其强度随着时间呈指数增长。为了说明这种不寻常的相互作用，可以想象光在一种介质中穿行，该介质以惊人的频率在空气和水之间交替——这一现象挑战了传统的光学原则。
光子时间晶体的一种有前景的用途是在纳米传感中。
想象一下试图识别微小粒子，比如病毒、污染物或癌症等疾病的生物标志物。当被激活时，这些粒子将在指定波长下发出微量光。光子时间晶体可以自动捕获这些发出的光并放大，从而增强现有技术的检测效率，阿萨德奇解释道。
由于需要材料性质以极快的速度和较大幅度的变化，开发可见光的光子时间晶体尤其具有挑战性。迄今为止，该研究团队成员创建的光子时间晶体的最复杂实验示例仅在更低频率下成功，比如微波。在他们最近的研究中，团队提出了一种通过理论模型和电磁模拟实现“真正光学”光子时间晶体的实用方法。通过利用一组微小的硅球，他们预期以前无法实现的放大光的特定条件，最终可以在实验室环境中使用已建立的光学技术实现。
这个多学科团队包括来自阿尔托大学、芬兰东部大学、卡尔斯鲁厄理工学院和哈尔滨工程大学的研究人员。他们的研究成果于11月12日上午10点GMT在《自然光子学》上发表。
