Loading...

Створено матеріал, що генерує зовсім нові стани світла

19 декабря 2017

Світло – справжня дивина нашого Всесвіту. Здається, людина ніколи не вичерпає можливості його вивчення. Наприклад, дослідники з Гарварду розробили унікальний матеріал, що може створювати та підтримувати зовсім нові та складні стани світла: вихори, спіралі і т.д. Вони не лише дозволяють досліджувати його властивості, проте й розширюють наші можливості у створенні потужних візуалізацій.

Нам досі ще мало що відомо про світло. Лише в 2015 році вченим вдалося зробити перше фото світла, що поводить себе і як частинка і як хвиля. Цей феномен має назву корпускулярно-хвильового дуалізму та лежить у основі більшості досліджень світла.

Новий інструмент являє собою метаповерхню, що використовує властивості спінового моменту імпульсу світла (що відома як кругова поляризація або ефект Садовського) та орбітального моменту імпульсу світла. Треба віддати науковцям належне, відкриття останнього відбулося лише в 1992 році. Момент імпульсу базується на фронті хвилі, а не на орієнтації.

Вихор світла
Метаповерхня може генерувати дивні нові промені світла, які створюють вихори та штопори. Чорна діра в центрі цих вихорів може бути використана для створення зображень, менших за половину довжини хвилі світла або переміщення крихітних молекул. фото Capasso Lab/Harvard SEAS
Новий інструмент використовує одночасно орбітальний момент та спіновий момент (кругова поляризація). Досі складно зрозуміти, що саме ці моменти собою являють? Що ж, ось як цей процес описує Ліза Берроуз з Гарварду:

“Подумайте про орбітальний момент імпульсу та кругову поляризацію, як про рух планети. Кругова поляризація — це напрям, в якому планета обертається на своїй осі, в той час як орбітальний момент описує як планета обертається довкола сонця”.
Раніше вже було встановлено, що один промінь світла може проявляти два типи моменту імпульсу. Їх поєднання та використання поляризації для контролю над орбітальним моментом імпульсу може призводити до утворення нових та складних форм (таких як вище згадані вихори та штопори). Досі існувала певна межа для цього. Проте метаповрехня повністю її ліквідувала. З її допомогою можна створювати спіралі та вихори будь-якого розміру.

Як зазначає Антоніо Амбросіо, головний науковий співробітник Гарвардського центру нанорозмірних систем:

“…дане довільне перетворення між спінами й орбітами не може бути виконане жодним іншим оптичним пристроєм.В природі немає нічого, що могло б зробити це та створити подібні стани світла”.
Орбітальний момент імпульсу вже має кілька запропонованих застосувань, таких як високошвидкісна передача даних та закодовані комунікації. Дослідникам навіть вдалося зрозуміти, як можна передавати орбітальний момент імпульсу окремих фотонів. Перспективи використання самої метаповерхні — безмежні. З її допомогою можна буде формувати оптичні пінцети для маніпулювання об’єктами розміром з атом або молекулу, а змінюючи поляризацію можна буде змінювати напрям прикладеної сили. Метаповерхня також дозволить отримувати зображення об’єктів, менших за дифракційну межу, що створить просто необмежені можливості для візуалізації.

При использовании материалов сайта гиперссылка на pavlonews.info обязательна

No comments yet.

Имя (required)
E-mail (required - never shown publicly)
URI
Your Comment (уменьшить размер | увеличить размер) Вы можете использовать теги <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong> в своих комментариях.