Een team van Italiaanse onderzoekers heeft een baanbrekende prestatie geleverd door licht om te zetten in een 'supersolid'. Dit is een kwantumtoestand van materie die de eigenschappen van zowel een vaste stof als een vloeistof combineert. De bevindingen, gepubliceerd in maart 2025, openen deuren naar nieuwe potentiële toepassingen in kwantum- en fotonische technologieën.
Traditioneel worden supersolide stoffen verkregen door atomen af te koelen tot temperaturen nabij het absolute nulpunt. Deze nieuwe studie toont echter aan dat het mogelijk is om een supersolid te creëren door licht zelf te manipuleren. De onderzoekers gebruikten een halfgeleider van aluminium en galliumarsenide, gestructureerd met een patroon van smalle groeven. Door een laserstraal op dit materiaal te projecteren, genereerden ze quasi-deeltjes genaamd 'polaritonen'. Deze ontstaan uit de interactie tussen fotonen (lichtdeeltjes) en excitonen (elektron-gatparen) in de halfgeleider.
Deze polaritonen werden vervolgens opgesloten in een microscopische structuur, waardoor ze spontaan een kristallijne structuur vormden, terwijl ze toch vloeibare eigenschappen behielden. Om deze unieke toestand te bevestigen, moesten de onderzoekers zeer nauwkeurige metingen uitvoeren. Ze moesten de dichtheidsmodulatie van de polaritonische toestand karakteriseren, waarbij ze minuscule variaties van enkele duizendsten detecteerden. Deze precisie maakte de observatie mogelijk van 'translationele symmetriebreking', een fysisch fenomeen dat de overgang markeert van een uniforme naar een geordende toestand, kenmerkend voor een kristallijne vaste stof.
Deze doorbraak, ondersteund door de Europese projecten Q-ONE en PolArt, effent het pad voor nieuwe toepassingen in kwantum- en fotonische technologieën. Denk hierbij aan efficiëntere verlichtingsapparaten, wrijvingsloze smeermiddelen of neuromorfische computers. Bovendien kan deze ontdekking de vooruitgang stimuleren op het gebied van supergeleiders en kwantumcomputing. Het onderzoek toont aan dat complexe kwantumfenomenen, die voorheen als theoretisch werden beschouwd, nu experimenteel gerealiseerd kunnen worden, wat nieuwe perspectieven biedt voor wetenschap en technologie.