Wissenschaftler der Nanyang Technological University, Singapur (NTU Singapur) haben entdeckt, dass ein klassisches Optikexperiment aus dem frühen 19. Jahrhundert optische Skyrmionen erzeugen kann – winzige, stabile, wirbelnde Lichtmuster, die wie Igelstacheln aussehen und eines Tages Daten speichern oder Computer antreiben könnten. Das Team unter der Leitung von Nanyang Assistant Professor Shen Yijie erzeugte diese Strukturen einfach, indem es einen Laser auf eine kleine Kreisscheibe richtete und den Poisson-Fleck-Effekt ausnutzte, bei dem ein heller Punkt in der Mitte des Schattens einer Scheibe erscheint. Dies ist weit entfernt von den teuren, hoch entwickelten Metamaterialien, die zuvor benötigt wurden.

„Bemerkenswert ist, dass optische Skyrmionen nun mit einem einfachen Effekt erzeugt werden können, bei dem Licht um ein Objekt herum gebeugt wird, ohne auf teure, komplexe künstliche Metamaterialien oder hochspezialisierte Techniken angewiesen zu sein“, sagte Asst Prof Shen, dessen Ergebnisse in der Zeitschrift Optica veröffentlicht wurden. Der Aufbau erzeugte gleichzeitig vier Arten topologischer Feldmuster: Spin-Skyrmionen, Stokes-Skyrmionen, elektrische Feld-Skyrmionen und magnetische Feld-Skyrmionen. Wissenschaftler können nun vergleichen, wie diese verschiedenen optischen Skyrmionen im selben Lichtfeld entstehen und interagieren, und möglicherweise neue Verbindungen zwischen den elektrischen, magnetischen und anderen physikalischen Eigenschaften des Lichts aufdecken.

Skyrmionen wurden erstmals in der Teilchenphysik vorgeschlagen, bevor sie in der kondensierten Materie und bei magnetischen Materialien eine große Rolle spielten. Mit einer einfacheren Methode zu ihrer Herstellung können Forscher nun leichter ihr Potenzial für Photonik, fortschrittliche Materialien, Informationsverarbeitung und die nächste Computergeneration untersuchen. Wenn Sie also das nächste Mal einen hellen Punkt in der Mitte eines Schattens brauchen, denken Sie daran: Es könnte die Zukunft der Computer sein.