TU Graz, Harvard SEAS ve University of Texas at Austin'den fizikçiler, doğrusal olmayan frekans dönüşümünü — ışığı farklı frekanslara dönüştürme sürecini — desenlenmemiş bir hetero yapıya göre üç büyüklük sırası artıran bir nano ölçekli cihaz gösterdi.
Nature Nanotechnology'de yayımlanan çalışma, Galliumarsen ve Alüminyum galliumarsen nanoskatmanlarından oluşan, asimetrik olarak bağlanmış çoklu kuantum kuyuları içeren bir yarı iletken hetero yapıyı, titanyum dioksit nanopillarlarından oluşan bir metayüzey ile birleştiriyor.
Kuantum kuyuları elektronları bir boyutta sınırlayarak enerjilerini diskrit kuantum durumlarına zorlar. Kuyular asimetrik olarak bağlandığından, elektronlar ışığa maruz kaldığında ağırlıklı olarak tek yönde hareket ederek, ışık dalgalarının doğal olarak oluşan kristallerdekinden çok daha verimli etkileşmesini sağlayan güçlendirilmiş doğrusal olmayan salınımlar yaratır.
Üstteki metayüzey, gelen ışığı savurmak için gerekli ışık polarizasyonunu hassas bir şekilde oluşturur, böylece ışık 'tek yönlü sokak' boyunca saçılır ve ışık-madde etkileşimleri daha da güçlendirilir. Deneyler sırasında ekip, tam normal girişte güçlendirilmiş doğrusal olmayan polarizasyonun kendini tamamen iptal ettiğini keşfetti. Örneği sadece 0,3 derece eğmek bu simetriyi bozdu ve güçlendirmeyi geri yükledi.
Sonuç olarak elde edilen etkili doğrusal olmayan dönüşüm, desenlenmemiş bir hetero yapıya göre üç büyüklük sırası daha yüksektir ve karşılaştırılabilir yakın infrared cihazlar için daha önce bildirilen değerleri aşar. Potansiyel uygulamalar arasında daha kompakt telekomünikasyon bileşenleri, kuantum iletişimi foton çifti kaynakları ve aşırı hızlı optik sinyal işleme bulunur.
