Американські вчені з Гарвардської школи інженерії та прикладних наук (SEAS) створили “оптичний ротатум” – революційний вид світлового променя, який не просто закручується, а змінює свою форму в польоті. Це нове відкриття відкриває двері до точного маніпулювання мікрочастинками, біозразками та потенційно змінює підхід до оптичних технологій. Інновація натхненна природними спіральними візерунками, такими як мушлі наутилуса та насіння соняшника, і базується на використанні метаповерхонь та простого рідкокристалічного дисплея.
Дослідження опубліковано у науковому журналі Science Advances (SciAdv).
Читайте також: Вчені з’ясували, як довго Земля залишатиметься придатною для життя людей
“Це зовсім нова поведінка світла. Він не просто рухається спіраллю, а безперервно трансформується, створюючи унікальні сили, які можуть керувати мікрочастинками”, — каже професор Федеріко Капассо, який керував дослідженням.
Зазначимо, що назва “ротатум” запозичена з класичної механіки – вона описує зміну моменту, що крутить, у часі.
Оптичний ротатум — це не просто світло, яке закручується (як у звичайних вихрових променях), а такий промінь, що постійно змінює свою форму та момент, що крутить, у процесі руху.
На відміну від стандартних вихрових променів, цей світловий штопор еволюціонує складною спіральною траєкторією, що нагадує природні візерунки: раковини наутилуса, розташування насіння соняшника і навіть послідовність Фібоначчі.
Щоб надати світлу контрольовану поляризацію та орбітальний момент, команда використовувала метаповерхні – ультратонкі лінзи з наноструктурами. Ключовим проривом стало додавання можливості плавно змінювати просторовий момент променя, що крутить, у міру його поширення.
Примітно, що ефект досягнутий за допомогою компактного рідкокристалічного дисплея та променя низької інтенсивності, що робить технологію доступнішою за громіздкі лазерні установки.
За словами фахівців, тонке налаштування моменту, що крутить, дозволить переміщати колоїдні частинки і біологічні зразки з безпрецедентною точністю, а простота конструкції прискорить впровадження в промисловість і лабораторії.
Навіщо це потрібно:
-
Такий тип світла дозволяє надзвичайно точно керувати мікрочастинками, переміщувати біологічні зразки та матеріали у лабораторіях і промисловості.
-
Потенційно — це прорив у галузях оптичного маніпулювання, нанотехнологій, мікробіології та нових форматів передачі інформації.
Читайте також: Google змінює правила мобільної фотографії: завдяки чому тепер кожен кадр схожий на витвір мистецтва
Дослідники сподіваються, що їхня робота надихне не лише фізиків, а й математиків на вивчення універсальних закономірностей, що пов’язують світлові вихори з природними феноменами.