ガラスや特定のポリマーなどのアモルファス材料が私たちの周りにあります。それらは、窓、ボトル、ビニール袋などの日常のオブジェクトでよく使用されます。広範囲にわたる存在にもかかわらず、これらの素材と光がどのように相互作用するかを理解することは、長距離秩序がないために挑戦でした。
新しい研究では、ケンブリッジ大学と沖縄科学技術大学院大学（OIST）の科学者が率いる国際的な研究者チームは、理論的計算と最先端の実験技術を組み合わせることでこの課題に取り組みました。
チームは、カルコゲニドガラスとして知られる特定のタイプのアモルファス材料に焦点を当てました。彼らは、X線散乱とコンピューターシミュレーションの組み合わせを使用して、ガラスの複雑な原子構造をマッピングし、それが光の挙動にどのように影響したかを理解しました。
結果は、光が結晶と同じようにアモルファス材料を移動しないことを明らかにしました。代わりに、波のような特性と粒子状の特性の組み合わせとして説明できる複雑な動作を示します。この発見は、伝統的な光の見方に単純な波として挑戦し、これらの無秩序なシステムで光を操作するための新しい可能性を開きます。
研究者はまた、アモルファス材料の光の特性が、材料内の原子の特定の配置に依存することを発見しました。この発見は、特定のアプリケーション用のカスタマイズされた光学特性を使用してアモルファス材料を設計およびエンジニアリングすることが可能であることを示唆しています。
ケンブリッジ大学の研究の上級著者であるスティーブ・エリオット教授は、次のように述べています。 「この知識は、効率的な太陽電池、光ファイバー、センサーなどの高度な光学特性を備えた新しい材料とデバイスの開発につながる可能性があります。」
チームの調査結果は、光学系を超えた分野に影響を与えます。たとえば、アモルファス材料は、量子レベルで光を制御および操作する能力が量子コンピューティングと量子通信を進めるために重要である量子技術で使用する有望な候補でもあります。
「アモルファス材料の光を理解して制御する能力は、さまざまな技術アプリケーションでこれらの材料の可能性を最大限に発揮するために不可欠です」と、Oistの研究の共著者であるEgami教授は述べています。
この研究は、アモルファス材料と光との相互作用の理解における重要な前進を表しています。それはさらなる研究と革新への道を開き、さまざまな科学的および技術分野での乱れた固形物とその潜在的なアプリケーションの魅力的な世界を探求するための新しい道を開きます。
