Ssylka

Как добиться оптического контроля фазовой и групповой скоростей в повседневных жидкостях?

В исследовании под названием «Scientists achieve optical control of phase and group velocities in everyday liquids» специалисты из Max Born Institute в Берлине и Tulane University в Новом Орлеане описали результаты в журнале Physical Review Letters. Они сосредоточились на возможности изменить параметры прохождения света через обычные жидкости, такие как вода и спирты.
Как добиться оптического контроля фазовой и групповой скоростей в повседневных жидкостях?
Изображение носит иллюстративный характер

ENZ-материалы (epsilon-near-zero) обычно известны тем, что их диэлектрическая функция выходит на нулевое значение при определённой частоте цвета. Это даёт бесконечную фазовую скорость и почти нулевую групповую скорость света. Ранее подобное поведение наблюдалось лишь в немногих твёрдых телах и наноструктурированных материалах.

Учёным удалось временно превратить воду и алкогольные растворы в ENZ-материалы на тергерцовых (ТГц) частотах с помощью интенсивных фемтосекундных лазерных импульсов. Этот новый подход позволяет управлять прохождением света в привычных полярных жидкостях и открывает путь к контролю оптических свойств без использования экзотических материалов.

Во время облучения фемтосекундными импульсами молекулы жидкости ионизируются, высвобождая электроны. Освобождённые электроны локализуются (сольватируются) за фемтосекундные промежутки, формируя внутри структуры жидкости своеобразные пустоты. Сильные электрические силы между электронами и диполями молекул приводят к коллективным колебаниям, затрагивающим тысячи соседних молекул. Такое многотельное возбуждение называется поляроном и обладает собственной резонансной частотой в ТГц-диапазоне; её конкретное значение определяется концентрацией электронов.

При поляронной частоте диэлектрическая функция жидкости достигает нуля, что физически выражается в бесконечной фазовой скорости и исчезающе малой групповой скорости проходящего сигнала. Исследователи измеряли тергерцовые импульсы, пропущенные через среду, в которой уже появились свободные электроны. Эксперименты показали, что при частотах ниже и выше поляронного резонанса импульсы претерпевают значительные изменения по сравнению с вакуумом (синие линии) и невозбуждённой жидкостью (чёрные линии): меняется форма огибающей и наблюдается «ENZ-подобная» картина (красные линии).

Увеличивая или уменьшая число электронов в жидкости, можно изменять положение поляронного (ENZ) резонанса примерно в диапазоне от 0,1 до 10 ТГц. Эти настраиваемые ENZ-свойства в простых полярных растворах обещают серьёзный прогресс в оптическом зондировании, системах связи и общем управлении параметрами световых волн в жидких средах.

«Учёные добиваются оптического контроля фазовой и групповой скоростей в повседневных жидкостях» — так гласит оригинальный заголовок, опубликованный в Physical Review Letters. Этот результат даёт новые возможности для преобразования света не только в специализированных материалах, но и в самых обычных водных и спиртовых растворах, формируя новый класс регулируемых ENZ-систем.


Новое на сайте

18884Знаете ли вы, что приматы появились до вымирания динозавров, и готовы ли проверить свои... 18883Четыреста колец в туманности эмбрион раскрыли тридцатилетнюю тайну звездной эволюции 18882Телескоп Джеймс Уэбб раскрыл тайны сверхэффективной звездной фабрики стрелец B2 18881Математический анализ истинного количества сквозных отверстий в человеческом теле 18880Почему даже элитные суперраспознаватели проваливают тесты на выявление дипфейков без... 18879Шесть легендарных древних городов и столиц империй, местоположение которых до сих пор... 18878Обзор самых необычных медицинских диагнозов и клинических случаев 2025 года 18877Критическая уязвимость CVE-2025-14847 в MongoDB открывает удаленный доступ к памяти... 18876Научное обоснование классификации солнца как желтого карлика класса G2V 18875Как безграничная преданность горным гориллам привела Дайан Фосси к жестокой гибели? 18874Новый родственник спинозавра из Таиланда меняет представления об эволюции хищников Азии 18873Как новая электрохимическая технология позволяет удвоить добычу водорода и снизить... 18872Могут ли ледяные гиганты Уран и Нептун на самом деле оказаться каменными? 18871Внедрение вредоносного кода в расширение Trust Wallet привело к хищению 7 миллионов... 18870Проверка клинического мышления на основе редких медицинских случаев 2025 года