Фото: Hend Sroor, et al. / Nature Photonics. Впервые в истории исследований физикам удалось сгенерировать простой хиральный свет с абсолютно произвольным угловым моментом посредством использования весьма оригинальной метаповерхности. Как пишется в опубликованной в журнале Nature статье, разработанная система обеспечивает создание света с рекордными значениями углового момента. Хиральность – свойство систем, лишенных зеркальной симметрии. Данный термин широко применяется в химии для характеристики соединений, таких как, например, ароматические соединения лимона и апельсина, которые идентичны, за исключением своей хиральности. Физические объекты, включая свет, также обладают хиральностью и, как правило, несут спиновой и орбитальный угловые моменты. Теоретически, управление этими угловыми моментами открывает путь к созданию структурированного света, что представляет собой актуальную и сложную задачу на практике.
Фотография метаповерхности, состоящая из врезов оксида титана в кремний. Hend Sroor, et al. / Nature Photonics
Структурированный свет обладает большим потенциалом для применения в оптическом управлении молекулами, метрологии и коммуникациях. Группа физиков под руководством профессора Эндрю Форбса (Andrew Forbes) из Университета Витватерсранда создала источник хирального света с очень высоким угловым моментом. Для этого ученые разработали и изготовили метаповерхности, которые представляют собой диэлектрическую среду из оксида титана, нанесенную на подложку из плавленого кремнезема. Такая метаповерхность создает различные азимутальные фазовые задержки для разных компонентов поляризации поля, что ведет к «закручиванию» света.
Фотография метаповерхности, состоящая из врезов оксида титана в кремний. Hend Sroor, et al. / Nature Photonics
Источник хирального света состоял из лазера, который преобразовывал инфракрасную основную частоту Nd:YAG в видимый зеленый свет с помощью нелинейного кристалла, и метаповерхности, на которую падал зеленый свет. В результате ученым удалось создать свет с рекордно высоким орбитальным угловым моментом, который не удавалось достичь ранее.
Схематичный рисунок экспериментальной установки. Hend Sroor, et al. / Nature Photonics
Представленный подход для создания хирального света подходит для многих лазерных архитектур, например, построенная система может быть уменьшена до размеров чипа. Поскольку свет может нести большой угловой момент, это означает, что он может быть передан материи. Таким образом, наносистема на основе метаповерхности может служить микроскопическим оптическим гаечным ключом.
Ранее мы писали о том, как российские физики обнаружили хиральность у квантовых точек, а в 2015 году физики и биологи назвали хиральность в биологических системах универсальным маркером жизни.
Автор: Михаил Перельштейн
Источник: https://nplus1.ru/
