İçeriğe atla

Ortwin Hess

Ortwin Hess
Doğum10 Nisan 1966 (58 yaşında)
Milliyetİngiliz
EğitimBerlin Teknik Üniversitesi
Friedrich Alexander Üniversitesi Erlangen-Nürnberg
ÖdüllerRumford Madalyası (2016)
Resmî siteimperial.ac.uk/people/o.hess
Kariyeri
DalıFizik
Çalıştığı kurumlarMünih Ludwig Maximilian Üniversitesi
Stanford Üniversitesi
Tampere Teknoloji Üniversitesi
Edinburgh Üniversitesi
Marburg Üniversitesi
Stuttgart Üniversitesi

Ortwin Hess (d. 10 Nisan 1966), Trinity College Dublin (İrlanda) ve Imperial College London'da (Birleşik Krallık) yoğun madde optiği alanında çalışan Almanya doğumlu bir teorik fizikçidir. Yoğun madde teorisi ve kuantum optiği arasında köprü kurarak, kuantum nanofotonik, plazmonik, metamalzemeler ve yarı iletken lazer dinamiğinde uzmanlaşmıştır. 1980'lerin sonlarından bu yana, 300'den fazla hakemli makalenin yazarı ve ortak yazarıdır; bunlardan en bilinen, "Trapped rainbow' storage of light in metamaterials" adlı makalesine 400'den fazla kez atıfta bulunulmuştur. Kuantum kazanımlı aktif (kazanım artırılmış) nanoplazmoniklere ve metamalzemelere öncülük etti. 2014 yılında, güçlendirilmiş yüzey plazmon polaritonlarının boşluksuz (nano-) lazerleme ve lokalizasyonu için yeni bir yol olarak "durdurulmuş ışıkla lazerleme" ilkesini tanıttı. Bu ilke, ona 33 h-endeksi kazandırdı.[1]

Erken dönem

Hess, Erlangen Üniversitesi ve Berlin Teknik Üniversitesi mezunudur. 1995'ten 2003'e kadar, Edinburgh ve Marburg Üniversitelerinde post-doktora yaptı. 1997'de Almanya'nın Stuttgart kentindeki Institute of Technical Physics'te öğretim üyesi oldu. 1998'de Stuttgart Üniversitesi Fizik Bölümü'nde yardımcı profesör olarak görev yaptı ve ardından Finlandiya Tampere Teknoloji Üniversitesi'nde Fotonik Doçenti oldu. 1997'den 1998'e kadar Stanford Üniversitesi'nde misafir profesör ve 1999/2000'de Münih Üniversitesi'nde misafir profesör olarak bulundu.[2] Temmuz 2012'de Abbe Fotonik Okulu'nda misafir profesördü. Hess halen Londra'daki Imperial College'da Leverhulme Metamaterials Kürsüsü'nü elinde bulundurmaktadır ve Plazmonikler ve Metamalzemeler Merkezi'nin eş direktörüdür.[3]

2016 yılında "Kuantum kazanımlı aktif nano-plasmonik ve optik metamalzemelerdeki öncü çalışmaları" nedeniyle Rumford Madalyası ile ödüllendirilmiştir.[4][5]

Araştırma

Metamalzemelerdeki yavaş ışığı araştıran Hess, bir ışık atımını oluşturan renklerin bir metamalzeme (veya plazmonik) heteroyapı içindeki farklı noktalarda tamamen durma noktasına getirildiği 'tutulmuş gökkuşağı' ilkesini[6] keşfetti ve açıkladı. Kuantum kazanımı ile aktif metamalzemelere[7] öncülük ederek[8] kendi kendini organize eden nanoplazmonik metamalzemelerde optik kiralite teorisini geliştirdi[9][10] ve SPP yoğunlaşmasını anımsatan güçlendirilmiş yüzey plazmon polaritonlarının (SPP) boşluksuz nanolazlama ve lokalizasyonu için yeni bir yol olarak 'durdurulmuş ışık lazerini'[11] tanıttı.

"Yavaş" ve "durmuş" ışık alanına olan ilgi, ışık ve madde arasındaki etkileşimlerde son derece doğrusal olmayan etkiler ve kuantum bilgisini işlemek için yeni mimarileri kolaylaştıran optik kuantum bellekler ile ışık sinyalleri üzerinde çok daha iyi bir kontrol elde etme ihtimalinden kaynaklanmaktadır.[12] Pozitif bir kırılma indeksine sahip olan geleneksel dielektrik malzemelerle, en azından yapısal bozukluğun varlığından dolayı, hareket eden ışık sinyallerini tamamen 'durdurmak' imkansızdır.[12] Bu, Hess'in yarı iletken kuantum noktalarındaki[13][14] yavaş ışık ve fotonik kristallerdeki durmuş ışık noktasına yakın spontan emisyon dinamikleri üzerine yaptığı kapsamlı çalışmalarından elde ettiği önemli bir gözlemdi.[15] Hess teorik olarak, geleneksel medyanın bu temel sınırlamasının üstesinden gelmenin bir yolunun nanoplazmonik dalga kılavuzu yapılarını kullanmak olduğunu gösterdi.[11][12]

Hess ayrıca yarı iletken lazerlerde uzay-zamansal ve doğrusal olmayan dinamiklere[14][16][17][18] ve hesaplamalı fotonik araştırmalarına katkılarda bulunmuştur. Grubunda geliştirilen algoritmalar ve kodlar, yüksek performanslı paralel bilgisayarlarda çalışır ve nano ölçekli sistemlerde sıcaklık tanımından[16] deneysel olarak gerçekleştirilen kuantum nokta yarı iletken optik yükselticilerde ultra kısa darbelerin optimizasyonuna kadar modern nano fiziğin zengin çeşitli yönlerini aydınlatmak için kullanılmıştır.[14] 2011'den bu yana Hess, kendi kendine organize olan altın metamalzemelerinde ayarlanabilirlik üzerine deneylerin açıklamasını sağlayan kiral noplasmonik metamalzemelerde[10] optik aktivite teorisini geliştirdi.[9]

Aynı zamanda, Hess, "meta lazerler" geliştirmeye başladı ve "durdurulmuş ışık nanolazerleme" önerdi. Bu, nanoplazmonik metamalzemeler, kuantum fotonik ve yarı iletken lazerlerdeki yetkinliğini kullanır ve birleştirir. Başlangıçta çalışmanın motivasyonu, metamalzemelerdeki enerji tüketen kayıpları kazanç sağlayarak telafi etmekti.[19] Ancak şimdi, dalga boyunun beşte birinden daha küçük ve ultra hızlı olmak ve hem hafif hem de güçlendirilmiş plazmonları entegre etmek için bir platform sağlamak gibi benzeri görülmemiş tasarım özelliklerine sahip yeni bir ultra hızlı 'durdurulmuş ışık nanolazerleri' sınıfı gerçekleştirerek[11][12] telekomünikasyon için yarı iletken yongalarla nano ölçekte entegrasyonu sağlamayı hedefliyor.

Kaynakça

Özel
  1. ^ "Ortwin Hess". Google Scholar. 24 Ağustos 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Mayıs 2014. 
  2. ^ "Professor Ortwin Hess". Surrey Üniversitesi. 4 Mayıs 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Mayıs 2014. 
  3. ^ "Ortwin Hess". Abbe School of Photonics. 4 Mayıs 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Mayıs 2014. 
  4. ^ "Home - Professor Ortwin Hess". www.imperial.ac.uk. 5 Ağustos 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Ağustos 2023. 
  5. ^ Gric, Tatjana; Trofimov, Aleksej; Hess, Ortwin (4 Mart 2019). "Manipulating surface plasmon polaritons with nanostructured TCO metamaterials". Journal of Electromagnetic Waves and Applications (İngilizce). 33 (4): 493-503. doi:10.1080/09205071.2018.1557563. ISSN 0920-5071. 6 Ağustos 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Ağustos 2023. 
  6. ^ Tsakmakidis, K. L. (2007). "'Trapped rainbow' storage of light in metamaterials". Nature. 450 (7168): 397-401. doi:10.1038/nature06285. PMID 18004380. 
  7. ^ Hess, O. (2012). "Active nanoplasmonic metamaterials". Nature Materials. 11 (7): 573-584. doi:10.1038/nmat3356. PMID 22717488. 
  8. ^ Hess, O. (2013). "Metamaterials with Quantum Gain". Science. 339 (6120): 654-655. doi:10.1126/science.1231254. PMID 23393252. 
  9. ^ a b Salvatore, S. (2013). "Tunable 3D Extended Self-Assembled Gold Metamaterials with Enhanced Light Transmission". Adv. Mater. 25 (19): 2713-2716. doi:10.1002/adma.201300193. PMID 23553887. 
  10. ^ a b Oh, S. S. (2012). "On the Origin of Chirality in Nanoplasmonic Gyroid Metamaterials". Adv. Mater. 25 (4): 612-617. doi:10.1002/adma.201202788. PMID 23108851. 
  11. ^ a b c Pickering, T. (2014). "Cavity-free plasmonic nanolasing enabled by dispersionless stoopped light". Nature Communications. 5 (4972): 4972. doi:10.1038/ncomms5972. PMC 4199200 $2. PMID 25230337. 
  12. ^ a b c d Tsakmakidis, K. L. (2014). "Completely Stopped and Dispersionless Light in Plasmonic Waveguides" (PDF). Physical Review Letters. 112 (167401): 167401. doi:10.1103/PhysRevLett.112.167401. PMID 24815668. 12 Ağustos 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 6 Ağustos 2023. 
  13. ^ Hess, O. (2011). "Photonics of Quantum Dot Nanomaterials and Devices: Theory and Modelling". Londra: Imperial College Press. 
  14. ^ a b c Gehrig, E. (2006). "Dynamic spatiotemporal speed control of ultrashort pulses in quantum-dot SOAs" (PDF). IEEE J. Quantum Electron. 42 (9–10): 1047-1054. doi:10.1109/JQE.2006.881632. 16 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 6 Ağustos 2023. 
  15. ^ Hermann, C. (2002). "Modified spontaneous-emission rate in an inverted-opal structure with complete photonic bandgap". J. Opt. Soc. Am. B. 19 (3013): 3013. doi:10.1364/JOSAB.19.003013. 
  16. ^ a b Hartmann, M. (2004). "Existence of temperature on the nanoscale". Phys. Rev. Lett. 93 (80402): 080402. arXiv:quant-ph/0312214 $2. doi:10.1103/physrevlett.93.080402. PMID 15447159. 
  17. ^ Fischer, I. (1994). "High-dimensional chaotic dynamics in an external-cavity semiconductor laser". Phys. Rev. Lett. 73 (2188): 2188-2191. doi:10.1103/physrevlett.73.2188. PMID 10056995. 
  18. ^ Gehrig, E. (2003). "Spatio-Temporal Dynamics and Quantum Fluctuations of Semiconductor Lasers". Springer Tracts in Modern Physics. Berlin: Springer-Verlang. 189. doi:10.1007/b13584. ISBN 978-3-540-00741-8. 
  19. ^ Wuestner, S. (2011). "Gain and plasmon dynamics in negative-index metamaterials". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 369 (1950): 3144-3550. doi:10.1098/rsta.2011.0140. PMID 21807726. 
Genel
  1. Hamm, J. M., & Hess, O. (2013). Two Two-Dimensional Materials are Better Than One, Science 340, 1298–1299.
  2. Pusch, A., Wuestner, S., Hamm, J. M., Tsakmakidis, K. L., & Hess, O. (2012). Coherent Amplification and Noise in Gain-Enhanced Nanoplasmonic Metamaterials: A Maxwell-Bloch Langevin Approach. ACS Nano, 6, 2420–2431.
  3. Hamm, J. M., Wuestner, S., Tsakmakidis, K. L., & Hess, O. (2011). Theory of light amplification in active fishnet metamaterials. Phys Rev Lett, 107, 167405.
  4. Wuestner, S., Pusch, A., Tsakmakidis, K. L., Hamm, J. M., & Hess, O. (2010). Overcoming losses with gain in a negative refractive index metamaterial. Phys Rev Lett, 105, 127401.
  5. Hess, O. (2008). Optics: Farewell to flatland. Nature, 455, 299–300.
  6. Bohringer, K., & Hess, O. (2008). A full-time-domain approach to spatio-temporal dynamics of semiconductor lasers. I. Theoretical formulation. Prog Quant Electron, 32, 159–246.
  7. Ruhl, T., Spahn, P., Hermann, C., Jamois, C., & Hess, O. (2006). Double-inverse-opal photonic crystals: The route to photonic bandgap switching. Adv Funct Materials, 16, 885.
  8. Gehrig, E., Hess, O., Ribbat, C., Sellin, R. L., & Bimberg, D. (2004). Dynamic filamentation and beam quality of quantum-dot lasers. Appl Phys Lett, 84, 1650..

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Fotonik</span> ışık enerjisi bilimi

Fotonik, bir fiziksel parçacık olan elektronun belirli çerçevedeki uygulama/kullanım alanına elektronik denildiği gibi, yine elektromanyetik radyasyonun partiküler karakter sergilediği için bir parçacık olarak ele alınan kuantumu yani fotonunun belirli çerçevedeki kullanım/uygulama alanlarının teorik zeminine verilen isim.

<span class="mw-page-title-main">Wolfgang Ketterle</span>

Wolfgang Ketterle, Alman fizikçi. 2001 yılında Eric Allin Cornell ve Carl Wieman ile beraber Nobel Fizik Ödülü'nü kazanmıştır.

Kuantum kuyusu lazeri, bir lazer diyottur ve bu diyotun aktif bölgesi o kadar dardır ki kuantum hapsi oluşur. Bu lazerden yayılan ışığın dalgaboyu sadece kullanılan malzemenin band aralığına bağlı olmak yerine, aktif bölgenin genişliğine de bağlıdır. Böylece aynı yarı iletken kullanılarak yapılmış normal diyottan çok daha kısa dalgaboyu elde edilebilir. Ayrıca kuantum kuyusu lazerlerin verimliliği de klasik lazerlerden fazladır; çünkü seviye yoğunluğu fonksiyonu basamak yapısındadır.

<span class="mw-page-title-main">Perdeleme teorileri</span>

Pelerinleme teorileri bilim ve araştırma üzerine dayalı bir elektromanyetik görünmezlik pelerini yaratma fikrine dayanır. Şu andaki çeşitleri arasında metamalzeme pelerinleme, olay pelerinleme, dipolar saçılma iptali, ışık tünelleme iletimi, sensörler ve aktif kaynaklar ve akustik metamalzemeler yer alır.

<span class="mw-page-title-main">Süperakışkanlık</span>

Süperakışkanlık maddenin sıfır akmazlığa sahip bir akışkan gibi davrandığı hâlidir. Bu fenomen ilk olarak sıvı helyum ile keşfedildiyse de yalnızca sıvı helyum teorisinde değil aynı zamanda astrofizik, yüksek enerji fiziği ve kuantum kütleçekimi teorilerinde de uygulama alanına girmiştir. Bu fenomen Bose-Einstein yoğunlaşması ile bağıntılıdır ancak özdeş değildir: Bütün Bose-Einstein yoğuşukları süperakışkan olmadığı gibi bütün süperakışkanlar da Bose-Einstein yoğuşuğu değildir.

Dolanıklık, kuantum mekaniğine özgü bir olgudur. Kuantum fiziğine göre iki benzer parçacık birbiriyle eşzamanlılığa sahiptir. Bu parçacıklar ayrı yerlerde birbirinden eşzamanlı olarak etkilenirler. İki elektron parçası ışık yılına yakın uzaklıkta olsa dahi birbirlerini etkileyebilirler. Bu sayede birbirinden ışık yılına yakın bir uzaklıkta olan bir elektron kendi çevresi etrafında sağa dönerken diğer bir elektron parçası sola dönecektir.

<span class="mw-page-title-main">Lazer soğutma</span>

Lazer soğutma; atomik ve moleküler örneklerin bir veya daha fazla lazer alan ile etkileşimi ile mutlak sıfıra yakın derecede soğutulduğu birçok tekniği ifade etmektedir.

Süperlenskırınım sınırının ötesine giden metamateryallerin kullanıldığı bir mercektir. Kırınım sınırı geleneksel lenslerin ve mikroskopların çözünürlük duyarlılığının limitidir. Farklı yollar ile kırınım sınırının ötesine geçebilen birçok lens çeşidi vardır ancak onları engelleyen ve işlevlerini etkileyen birçok etmen vardır.

Hadronlaşma veya hadronizasyon, hadronların kuarklar ve gluonların dışında oluşma işlemidir. Bu olay, kuarklar ve gluanların oluştuğu bir parçacık çarpıştırıcıda yüksek enerjili bir çarpışma ile olur. Renk hapsi nedeni ile kuarklar ve hadronlar kendi başlarına var olamazlar. Standart Model'e göre, bunlar vakumdan spontane şekilde oluşmuş kuarklar ve antikuarklar ile birleşerek hadronları oluştururlar. Hadronlaşmanın kuantum renk dinamikleri henüz tam olarak anlaşılamamıştır ama birkaç olgu çalışmasında modellenip parametrize edilmiştir. Bu çalışmalardan biri Lund ip modelidir. Aynı zamanda uzun menzil kuantum renk dinamiği yaklaşım şemaları da mevcuttur.

Kuantum Hall etkisi, Hall etkisinin kuantum mekaniği sürümüdür. Birbirine dik elektriksel ve manyetik alan içerisindeki bir iletken veya yarı iletkenden hem elektriksel alan yönünde hem de elektriksel ve manyetik alana dik yönde akım geçer. Geçen akıma göre her iki doğrultuda da iletkenlik ölçüldüğünde iletkenliğin manyetik alanının tersiyle doğru orantılı olduğu görülür. B=10 Tesla gibi yüksek manyetik alanlarda ise bu orantı doğrusallıktan sapar ve doldurma çarpanının belirli katlarında enine iletkenlikte düz bölgeler gözlenir. Bu bölgeler doldurma çarpanının tam sayı katlarında gözlenirse tam sayı kuantum Hall etkisi, kesirli katlarında gözlenirse kesirli kuantum Hall etkisi denir. Bu düzlüklerdeki iletkenlik değeri evrensel sabitler olan elektron yükünün karesinin, Planck sabitine bölümünün tam veya kesirli katları cinsinden gözlenir. Bu oran ince yapı sabitinin hassas olarak belirlenmesinde kullanılmaktadır. Öte yandan boyuna iletkenlik, enine iletkenlikteki manyetik alanın tersine bağlı düzlüklerin bir sonraki düzlüğe geçtiği bölgede sonlu değerler alırken düzlük bölgesinde sıfırdır.

<span class="mw-page-title-main">Yüzey plazmonu</span>

Yüzey plazmonları, yalıtkanlık sabitinin işaret değiştirdiği iki yüzey arasında uyarılabilen delokalize elektron salınımlarıdır; bunlara örnek olarak görünür ışıkta dielektrik ve metaller arası yüzeyler verilebilir. Plazmonlar plazma salınımlarının kuantasıdır; bu elektromanyetik dalgaların kuantizasyonunun fotonlar olmasıyla benzer durumdur. Yüzey plazmonları toplu plazmon salınımlarından daha az güce sahiptir; yüzey plazmonlarının aksine bu tip salınımlar Fermi gazlarında boylamasına gerçekleşir.

<span class="mw-page-title-main">Fotonik kristal</span>

Fotonik kristaller, ışığın hareketini kontrol eden periyodik yapılardır. Işığın bu yapılarla etkileşimi, Katı hâl fiziğinde kristal yapıların elektronlarla etkileşimine benzetilebilir; yapının periyodikliği, ışığın ilerleyemeceği bir fotonik bant aralığı oluşturur; bu bant aralığında bulunan dalga boylarındaki fotonlar fotonik kristalde ilerleyemez. Fotonik kristaller, doğada bazı canlılarda bulunmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Kuantum noktaları</span>

Kuantum noktaları kuantum mekanikleri nedeniyle daha büyük parçacıkların sahip olduğundan farklı olan optik ve elektronik özelliklere sahip, boyutu birkaç nanometreyi bulan yarı iletken parçacıklardır. Eğer bir kuantum noktası UV ışığıyla aydınlatılırsa, kuantum noktasındaki elektron daha yüksek enerji seviyesine çıkabilir. Böyle olması hâlinde, bu süreç bir elektronun valans bandından iletim bandına geçişine karşılık gelir. Bu uyarılmış elektron valans bandına geri döner ve enerjisini bırakır. Elektronu uyarma biçimi ışık emisyonudur. Bu ışık emisyonu (fotolüminesans) sağdaki şekilde gösterilmiştir. Işığın rengi valans ve iletim bandı arasındaki enerji farkına bağlıdır.

<span class="mw-page-title-main">Negatif indisli metamalzeme</span>

Negatif indisli metamalzemeler (NIM), kırılma indisi belli frekans aralıklarında negatif değer alan metamalzemelerdir. Kırılma indisinin negatif olması bu yapay malzemelerde "negatif kırılma" gibi doğal malzemelerde bulunmayan özelliklere sahip olmasını sağlamaktadır. Bu malzemelerin yapay tepkileri dolayısıyla elektrodinamikteki standart sağ el kuralı kuralı bu ortamlarda tersine döner; bu nedenle negatif indisli metamalzemeler aynı zamanda "solak malzemeler" olarak bilinmektedir.

<span class="mw-page-title-main">John Pendry</span>

Sir John Pendry, İngiliz fizikçi. Imperial College London'da teorik katı hâl fiziği anabilim dalında profesörlük yapan Pendry, metamalzemeler ve perdeleme teorileri üzerine yaptığı çalışmalar ile tanınmaktadır. 2004 yılında Sir unvanını alan fizikçi, 2014 yılında nano-optik alanına olan katkılarından dolayı Norveç Bilimler Akademisi tarafından Kavli Nanobilim Ödülü'ne layık görülmüştür.

<span class="mw-page-title-main">Nanofotonik</span>

Nanofotonik ya da nano-optik, ışığın nanometre boylarındaki özelliklerini ve bu boyutlardaki maddelerle etkileşimini inceleyen fotonik ile nanoteknolojinin bir alt dalıdır. Optik, malzeme bilimi ile elektrik mühendisliği ile yakın bir ilişki içinde olan nanofotoniğin uygulamaları arasında dalga boyundan küçük nano-anten sensörleri, nanometre boyutlu dalga kılavuzları, yeni nesil fotolitografi teknikleri, yüksek çözünürlüklü mikroskoplar ve metamalzemeler bulunmaktadır.

Kuantum biyolojisi, kuantum mekaniğinin ve teorik kimyanın biyolojik nesnelere ve problemlere uygulamalarının incelenmesidir. Birçok biyolojik süreç, enerjinin kimyasal dönüşümler için kullanılabilen biçimlere dönüştürülmesini içerir ve doğası gereği kuantum mekaniktir. Bu tür süreçler, kimyasal reaksiyonları, ışık emilimini, uyarılmış elektronik durumların oluşumunu, uyarma enerjisinin aktarımını ve fotosentezi, koku almayı ve hücresel solunum gibi kimyasal süreçlerde elektron ve protonların aktarımını içerir.

<span class="mw-page-title-main">Patrick Gill</span> İngiliz bilim insanı

Patrick Birleşik Krallık'taki Ulusal Fizik Laboratuvarı'nda (NPL) Zaman ve Frekans alanında Kıdemli NPL Üyesidir.

<span class="mw-page-title-main">Jeremy Baumberg</span>

Jeremy John Baumberg,, Cambridge Üniversitesi Cavendish Laboratuvarı'nda Nanobilim Profesörü, Cambridge, Jesus College Üyesi ve NanoPhotonics Merkezi Direktörü olan bir İngiliz fizikçidir.

Gilbert " Gil " George Lonzarich, Cambridge Üniversitesi Cavendish Laboratuvarı'nda çalışan bir katı hal fizikçisidir. Özellikle süperiletken ve manyetik malzemeler üzerine yaptığı çalışmalarla tanınmaktadır.