Вже з початку XX століття вчені знають, що періодичні структури (тобто такі, які складаються з повторюваних елементів) особливим чином взаємодіють зі світлом. Для того, щоб визначити, які хвилі проходять крізь періодичний матеріал, а які відображаються, використовується формула Брегга.

Нова робота фізиків з Інженерної школи Університету Баффало (UB) показала, що для того, щоб можна було передбачити відображення матеріал не обов’язково повинен мати повністю періодичну структуру.

«Ми показали, що закон Брегга це окремий випадок більш узагальненого явища, яке було відкрито в даному дослідженні і названо хвильовим резонансом Блоха, – повідомив Віктор Погребняк, доцент електротехніки в UB. – Це відкриває нові можливості в фотоніці, наноелектроніки, оптиці і акустиці, в багатьох інших областях науки і в технологіях, що задіюють в прикладних цілях хвильові явища забороненої зони ».

«Електрони поводяться як хвилі, які теж можуть демонструвати резонанс Блоха, це дає перспективний спосіб управління струмами в наноелектронних схемах», – зазначив колега Погребняка і співавтор статті в Physical Review Letters, професор Едвард Фурлані (Edward Furlani).

Свої висновки вчені продемонстрували на прикладі зразка, в якому неперіодична матеріал укладений між двома граничними шарами з періодичною структурою. Такий сендвіч прозорий для одних довжин хвиль і непроникний для інших. При цьому, характеристики «вікна прозорості» можна швидко змінювати, переміщаючи одну з періодичних кордонів.

Ключова перевага хвильового резонансу Блоха полягає в тому, що він дозволяє одночасно блокувати хвилі в більш широкій смузі, ніж інші відомі методи, засновані на законі Брегга. Це властивість виявиться корисним, наприклад в лазерах білого світла і в нових типах швидкодіючих транзисторів.

Відкритий ефект цікавий ще й тим, що докладемо до великого діапазону хвильових явищ від квантових до безперервних класичних.