Lityum nikel fosfat kristalleri kısa dalga boylu kızılötesi ışığı kullanmaktadır. Bu kristaller düşük sıcaklıklarda bir yönde diğerine göre ışığı çok daha güçlü bir şekilde iletmektedir.
Bir kristal ışığı yalnızca bir yönde iletiyorsa, optik diyot veya ışık için bir turnike görevi görebilir. Birçok malzeme görünür ışık için optik diyot olarak işlev görebilirken, telekomünikasyon için gerekli olan yakın kızılötesi (IR) dalga boyları için uygun olanı keşfetmenin zor olduğu kanıtlanmıştır.
Şu anda, Tokyo Üniversitesi’nden Kimura ve Osaka Metropolitan Üniversitesi’nden de Kenta Kimura tarafından lityum nikel fosfat (LiNiPO4) için güçlü bir yakın-IR optik diyot etkisi (ODE) gösterilmiştir. Kimura ve Kimura’ya göre gözlemlenen ODE’nin tersine çevrilebilirliği, uçucu olmayan değiştirilebilir tek yönlü şeffaflık elde etmek için bir teknik sağlamaktadır. Bu arada çalışmada bulunan bilim insanlarının her ikisinin de soy isimleri aynıdır. Yanlışlıkla yazılmamıştır.
LiNiPO4 birim hücresini oluşturan dört nikel iyonunun her birinin etrafında altı oksijen iyonu bulunur. Nikel iyonlarından ikisinin spinleri 20,8 K’nin altında bir yöne işaret ederken, diğer ikisinin spinleri diğer yöne işaret ederek güçlü bir ODE için gerekli olan uzay ve zaman ters simetrilerini ihlal eder. Buna ek olarak, güçlü bir ODE, sistemin elektrik ve manyetik dipol geçişlerinin, ışık onları uyardığında karşılıklı girişimin her iki geçişi de iptal edeceği kadar yakın olmasını gerektirir. İptal ve bunun sonucunda ışık iletimi bir yönde gerçekleşir ancak simetrilerin bozulması nedeniyle diğer yönde gerçekleşmez.
Kimura ve Kimura’nın gözlemlediği gibi, nikelin elektronik ve manyetik dipol geçişleri birbirine yakındır ve yakın kızılötesinde bulunur. LiNiPO4 kristallerini geliştirdikten sonra, bir kristal ekseni boyunca emilimin bir yönde diğerine göre 2,3 kata kadar daha fazla olabileceğini keşfettiler. ODE en az 1690 nm’den itibaren ve 1410 nm’ye kadar değişen dalga boylarında gözlemlenmiştir. Spinler çevrildi ve harici bir manyetik alan uygulanarak ODE tersine çevrildi; bu etkinin tekrarlanabilir ve tersine çevrilebilir olduğu kanıtlandı.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v17/s6
