Учёные разработали материал с метаповерхностью, который может генерировать и поддерживать совершенно новые и более сложные состояния света.
Исследователям из Гарварда удалось создать новый материал с
метаповерхностью, который заставляет свет действовать совершенно по-новому. Это
открытие может помочь исследователям узнать больше о свойствах света, но и
могут иметь некоторые практические применения.
Свет повсеместно и жизненно важен, но и невероятно странен — и возможно, что мы
никогда не исчерпаем возможности узнать о нём больше.
Инструмент использует поляризацию для создания структур, таких как вращающиеся
вихри, спирали и штопоры, которые не только помогают исследовать свойства
света, но и имеют потенциальные практические применения, такие как мощные изображения.
Открытия в области поведения света продолжаются: ещё в 2015 г. учёные получили
первую фотографию состояния света, в котором он ведет себя одновременно и как
частица, и как волна. И совершенно недавно, всего лишь 25 лет назад, у фотонов
был обнаружен орбитальный момент.
Это угловой момент, основанный на форме его волнового фронта, а не на
ориентации. Новый материал с метаповерхностью использует его вместе со вторым
типом углового момента, называемого спиновым моментом (также более известным
как круговая поляризация).
Можно провести аналогии между орбитальным угловым моментом и круговой
поляризацией, сравнивая их с движением планет: круговая поляризация — это
направление, в котором планета вращается вокруг своей оси, а орбитальный момент
описывает, как планета вращается вокруг Солнца.
Ранее было установлено, что один и тот же луч света может проявлять оба типа
момента импульса, и что их соединение и использование поляризации для
управления оптико-амплитудной модуляцией (ОАМ) могут приводить к лучам с новыми
сложными формами.
Некоторые метаповерхности представляют собой более эффективные и более
компактные версии существующих оптических устройств, но такие произвольные
преобразования между спинами и орбитами не могут быть выполнены никакими
другими оптическими устройствами.
Орбитальный момент фотонов уже имеет несколько предполагаемых применений, таких
как высокоскоростная передача данных и кодирование сообщений. Исследователи
даже выяснили, как передавать ОАМ отдельных фотонов, используя их запутывание.
Другие предлагаемые практические приложения нового материала включают в себя
манипулирование микроскопическими объектами и применение в системах
визуализации.
Гарвард юридически охраняет всё, что связано с проектом, и в настоящее время
ищет возможности коммерциализации. Само исследование опубликовано в журнале
Science.