특별한 구조를 가진 빛의 필드: 플라스모닉 스카이르미온 백

슈투트가르트 대학교의 한 연구팀이 금속 표면과의 상호작용을 통해 빛을 조작하여 완전히 새로운 특성을 발현하도록 했습니다. 연구진은 이 연구 결과를 Nature Physics 에 게재했습니다.

"저희의 연구 결과는 새롭게 떠오르는 스카이르미온 연구 분야에 또 다른 장을 추가한 것입니다."라고 교수는 선언했습니다.

이 획기적인 발견을 이끈 슈투트가르트 대학교 제4물리학연구소 소장 하랄트 기센 연구팀은 금속층 표면에 빛의 "스커미온 백"이 존재한다는 것을 입증했습니다.

스카이르미온은 소용돌이와 같은 구조에 대한 수학적 설명으로, 연구자들이 기본적인 물리적 관계를 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다.

최근 몇 년 동안 이 이론적 개념은 자성 고체와 재료 표면을 포함한 광범위한 분야에서 실험적으로 확인되었습니다.

기센의 연구진은 이제 얇은 금 층의 구조화된 표면에 입사하는 빛이 특정 대칭을 따르는 스카이르미온 백처럼 동작하도록 만들 수 있는지 조사했습니다.

이 가방은 더 큰 스카이르미온 안에 스카이르미온이 들어 있는 형태입니다.

연구진은 실험을 위해 금 표면에 두 개의 꼬인 육각형 모양으로 미세한 홈을 새겼는데, 각 육각형은 스카이르미온 광장을 생성했습니다.

"그런 다음 우리는 두 개의 스커미온 광장이 중첩된 것을 관찰했고, 거기서 스커미온 주머니가 형성되었습니다."라고 기센 연구 그룹의 박사과정 학생이자 이 논문의 주저자인 줄리안 슈왑이 설명했습니다.

더욱 놀라운 점은, 연구자들은 빛의 영역이 서로에 대해 꼬이는 정도를 조절함으로써 스카이르미온 주머니에 모인 스카이르미온의 수를 다양하게 조절할 수 있었다는 것입니다.

다시 말해, 연구자들은 목표한 대로 광장을 조작하여 일반적으로 나타나지 않는 모양을 만들어낼 수 있습니다.

실험적 검증을 위해 기센의 팀은 뒤스부르크-에센 대학의 연구 그룹과 협업했고, 현상에 대한 이론적 설명을 위해 하이파의 테크니온의 그룹과 협업했습니다.

지금까지는 이것이 기본적인 물리학입니다. 그러나 이러한 광장 스카이르미온은 놀라운 특성을 보여 잠재적인 기술 응용 분야에 대한 연구자들의 상상력을 자극합니다. 기센 연구팀이 사용한 금 표면이 이러한 목적에 적합한지는 아직 불확실합니다.

기센은 "누군가 적합한 재료를 찾는다면, 우리의 개념은 현미경에 적용될 수 있을 것입니다."라고 말합니다. 특수 현미경을 사용하면 빛의 파장에 따른 한계 때문에 불가능했을 해상도를 얻을 수 있을 것입니다.

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