Fizyk uwięził światło. Jego wynalazek może uleczyć ludzi i świat

Sajeev John, profesor i naukowiec z Uniwersytetu w Toronto, opracował sposób na zamknięcie i kontrolowanie światła. Za swoje odkrycie został laureatem medalu Herzberga, najbardziej prestiżowej nagrody naukowej w Kanadzie.

Naukowiec został ogłoszony tegorocznym laureatem Złotego Medalu im. Gerharda Herzberga, najwyższego wyróżnienia przyznawanego przez kanadyjską Radę Nauk Przyrodniczych i Inżynieryjnych (NSERC). Medal Herzberga zapewnia finansowanie badań w wysokości do 1 miliona dolarów w ciągu pięciu lat.

"Dzięki jego odkryciom możliwe będzie przetwarzanie informacji optycznie, a nie elektronicznie, co uczyni technologię superkomputerów bardziej stabilną i skalowalną niż komputery kwantowe" – napisano w oświadczeniu NSERC.

Technika ta może być wykorzystywana w nieinwazyjnych operacjach laserowych oraz przy opracowywaniu cienkich "powłok" ogniw słonecznych dla budynków, samochodów, a nawet ubrań.

Fizyk z Uniwersytetu w Toronto na początku próbował dowiedzieć się, czy możliwe jest uwięzienie fal dźwiękowych. Potem zdał sobie sprawę, że zrobienie tego samego ze światłem byłoby prawdziwym przełomem, ponieważ – jak wszyscy dobrze wiemy – jest ono wszędzie.

Po opracowaniu wstępnego projektu kolejnym wyzwaniem było zebranie ekspertów z dziedziny materiałoznawstwa i fizyki półprzewodników, aby faktycznie go zrealizować. Wynikiem tego było wynalezienie materiałów z fotoniczną przerwą pasmową lub tzw. kryształów fotonicznych.

Jednym z zastosowań takich materiałów jest chirurgia laserowa, wykorzystywana do zabiegów takich jak niszczenie guzów nowotworowych. Dzięki materiałom z fotoniczną przerwą w paśmie, światło może być prowadzone przez kabel z pustym rdzeniem. Umożliwiło to wykorzystanie go w operacjach na pacjentach, którzy mogliby nie wytrzymać urazów towarzyszących tradycyjnym operacjom laserowym.

Obecne badania Johna koncentrują się jednak na czymś zupełnie innym i mogą potencjalnie pomóc w rozwiązaniu jednego z największych wyzwań naszych czasów – zmian klimatycznych. "Obszar, którym jestem teraz najbardziej podekscytowany, to wykorzystanie koncepcji przechwytywania światła do łapania światła słonecznego" – powiedział.

Jego celem jest stworzenie cienkich, lekkich, elastycznych, wysokowydajnych ogniw słonecznych poprzez wykorzystanie kryształów fotonicznych do wychwytywania światła. John przewiduje zastosowanie takich materiałów w budynkach, pojazdach, a nawet w odzieży ze względu na ich wyjątkowo lekką wagę.

Naukowiec współpracuje aktualnie z innymi badaczami z całego świata, testując wydajność wczesnych projektów. "Mogą one sprawić, że pozyskiwanie energii słonecznej stanie się znacznie bardziej powszechne" – puentuje Sajeev John.