Международная группа ученых совершила революционное открытие в области оптики, продемонстрировав отрицательное преломление света с помощью атомных решеток. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, предлагает принципиально новый подход к управлению световыми потоками без использования метаматериалов.
Профессор Янне Руостекоски из Ланкастерского университета совместно с доктором Кайлом Баллантином и доктором Льюисом Руксом из исследовательских лабораторий NTT в Японии разработали метод, позволяющий контролировать взаимодействие между атомами и светом на беспрецедентном уровне.
Отрицательное преломление – это необычное явление, при котором свет отклоняется в противоположном направлении по сравнению с обычным преломлением. Традиционно для достижения этого эффекта использовались метаматериалы, но их применение ограничивалось производственными дефектами и потерями энергии.
Новый метод основан на использовании упорядоченных атомных массивов, размещенных в периодических оптических решетках, которые ученые образно называют «световыми лотками для яиц». В этих структурах атомы взаимодействуют друг с другом через световое поле, создавая коллективный отклик.
«В таких случаях атомы взаимодействуют друг с другом через световое поле, реагируя коллективно, а не независимо», – поясняет профессор Руостекоски. «Коллективные взаимодействия порождают новые оптические свойства, такие как отрицательное преломление, которые невозможно предсказать, изучая отдельные атомы изолированно».
Преимущество атомных решеток заключается в их исключительной чистоте и отсутствии производственных дефектов. Доктор Льюис Рукс отмечает: «Эти точно упорядоченные атомные кристаллы позволяют исследователям контролировать взаимодействие между атомами и светом с необычайной точностью, открывая путь к новым технологиям на основе отрицательного преломления».
Открытие имеет огромный потенциал для создания революционных оптических технологий, включая суперлинзы, способные преодолеть дифракционный предел, и устройства невидимости. В отличие от метаматериалов, атомные решетки обеспечивают взаимодействие света с атомами практически без потерь на поглощение, что делает их идеальной платформой для практического применения эффекта отрицательного преломления.
Исследование демонстрирует, как естественные атомные переходы между энергетическими уровнями могут быть использованы для управления не только электрическим, но и магнитным полем света, открывая новые возможности в оптических технологиях будущего.
Изображение носит иллюстративный характер
Профессор Янне Руостекоски из Ланкастерского университета совместно с доктором Кайлом Баллантином и доктором Льюисом Руксом из исследовательских лабораторий NTT в Японии разработали метод, позволяющий контролировать взаимодействие между атомами и светом на беспрецедентном уровне.
Отрицательное преломление – это необычное явление, при котором свет отклоняется в противоположном направлении по сравнению с обычным преломлением. Традиционно для достижения этого эффекта использовались метаматериалы, но их применение ограничивалось производственными дефектами и потерями энергии.
Новый метод основан на использовании упорядоченных атомных массивов, размещенных в периодических оптических решетках, которые ученые образно называют «световыми лотками для яиц». В этих структурах атомы взаимодействуют друг с другом через световое поле, создавая коллективный отклик.
«В таких случаях атомы взаимодействуют друг с другом через световое поле, реагируя коллективно, а не независимо», – поясняет профессор Руостекоски. «Коллективные взаимодействия порождают новые оптические свойства, такие как отрицательное преломление, которые невозможно предсказать, изучая отдельные атомы изолированно».
Преимущество атомных решеток заключается в их исключительной чистоте и отсутствии производственных дефектов. Доктор Льюис Рукс отмечает: «Эти точно упорядоченные атомные кристаллы позволяют исследователям контролировать взаимодействие между атомами и светом с необычайной точностью, открывая путь к новым технологиям на основе отрицательного преломления».
Открытие имеет огромный потенциал для создания революционных оптических технологий, включая суперлинзы, способные преодолеть дифракционный предел, и устройства невидимости. В отличие от метаматериалов, атомные решетки обеспечивают взаимодействие света с атомами практически без потерь на поглощение, что делает их идеальной платформой для практического применения эффекта отрицательного преломления.
Исследование демонстрирует, как естественные атомные переходы между энергетическими уровнями могут быть использованы для управления не только электрическим, но и магнитным полем света, открывая новые возможности в оптических технологиях будущего.
