Forskare vid Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har upptäckt att ett klassiskt optikexperiment från tidigt 1800-tal kan generera optiska skyrmioner – små, stabila virvlande ljusmönster som ser ut som igelkottstaggarna och en dag skulle kunna lagra data eller driva datorer. Teamet, lett av Nanyang biträdande professor Shen Yijie, skapade dessa strukturer genom att helt enkelt rikta en laser mot en liten rund skiva, och utnyttja Poisson-fläckeffekten där en ljus punkt uppträder i mitten av skivans skugga. Detta är en lång väg från de dyra, högt konstruerade metamaterialen som tidigare krävdes.

"Det anmärkningsvärda är att optiska skyrmioner nu kan genereras med en enkel effekt där ljus böjs runt ett föremål, utan att förlita sig på dyra, komplexa konstgjorda metamaterial eller mycket specialiserade tekniker," sade biträdande professor Shen, vars resultat publicerades i tidskriften Optica. Uppsättningen producerade samtidigt fyra typer av topologiska fältmönster: spin-skyrmioner, Stokes-skyrmioner, elektriska fältskyrmioner och magnetiska fältskyrmioner. Forskare kan nu jämföra hur dessa olika optiska skyrmioner bildas och interagerar inom samma ljusfält, vilket potentiellt kan avslöja nya kopplingar mellan ljusets elektriska, magnetiska och andra fysikaliska egenskaper.

Skyrmioner föreslogs först inom partikelfysik innan de blev en stor grej inom kondenserad materia och magnetiska material. Nu, med en enklare metod att producera dem, kan forskare lättare studera deras potential för fotonik, avancerade material, informationsbehandling och nästa generations datorer. Så nästa gång du behöver en ljus fläck i mitten av en skugga, kom ihåg: det kan mycket väl vara framtidens datorer.