Известно, что свет представляет собой поток фотонов. В случае, если два световода, оптоволоконных проводника, к примеру, расположены в непосредственной близости друг от друга, то движение фотонов заставляет эти световоды притягиваться или отталкиваться друг от друга. Это влияние проводников возникает из-за так называемых сил оптического взаимодействия, но эффект их действия является чрезвычайно слабым для того, чтобы его можно было использовать на практике. Недавно, ученые-физики из Технологического университета Чалмерса (Chalmers University of Technology) и Свободного университета Брюсселя (Free University of Brussels) нашли метод значительного увеличения оптической силы.
Этот метод открывает перед учеными массу возможностей в области нанотехнологий, в разработке новых оптоэлектронных устройств и датчиков. Для того, чтобы заставить свет вести себя абсолютно новым способом, ученые разработали световоды из искусственного материала, структура которого позволяет “обманывать” фотоны.
Структура этого материала вынуждает все фотоны потока света сместиться и двигаться, концентрируясь только возле одной стороны волновода. Когда фотоны, двигающиеся в соседнем волноводе, делают так же, то при определенном взаимном расположении волноводов сила взаимодействия между ними увеличивается в 10 раз.
“Фотонам обычно безразлично, по какому участку волновода они движутся” – рассказывает Филипп Тассен (Philippe Tassin), профессор из Технологического университета Чалмерса, – “Мы нашли способ обмана фотонов, заключенный в структуре метаматериала, который вынуждает их группироваться в определенной области внутренней поверхности волновода”.
Увеличение концентрации фотонов на краю волновода и увеличение сил взаимодействия между волноводами может быть использовано для создания крошечных нанодвигателей. Такие нанодвигатели, работающие за счет энергии света, могут обеспечивать работу наномеханизмов, выполняющих различную работу, по сортировке живых клеток и наночастиц, к примеру, и нанороботов, действующих прямо внутри тела человека.
“Метод концентрации фотонов открывает новые возможности для использования волноводов в качестве “искусственных мускулов” крошечных механизмов” – рассказывает Винсент Джинис (Vincent Ginis), ученый из Свободного университета Брюсселя, – “Весьма увлекательно видеть, как искусственные материалы со сложной структурой очень могут повлиять, резко изменить принципы поведения света и его основные параметры. И, я надеюсь, нам удастся найти еще множество областей применения света, “измененного” материалами, по которым он движется в данный момент времени”.
Оригинал статьи: DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.137402
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
