Ученые достигли эффекта отрицательного преломления света

Исследователи из Ланкастерского университета совместно с японской лабораторией NTT Basic Research впервые продемонстрировали потенциальную возможность достижения отрицательного преломления света посредством упорядоченных атомных решеток. Это открытие может принести революционные изменения в области оптики, приблизив создание суперлинз и устройств, делающих объекты невидимыми.

Отрицательное преломление является необычным явлением, когда свет отклоняется в противоположном направлении по сравнению с его стандартным поведением. Учёные долго стремились добиться этого эффекта с использованием искусственно созданных метаматериалов, однако сталкивались с трудностями, связанными с несовершенством их изготовления и потерями энергии.

Этот инновационный подход, разработанный международной командой учёных под руководством профессора Янне Руостекоски, базируется на применении атомных решеток — упорядоченных матриц атомов, которые стабильно удерживаются в определенных позициях благодаря стоячим световым волнам. Исследователи провели тщательные расчеты поведения света в таких структурах.

Основное достижение заключалось в обнаружении коллективной реакции атомов на воздействие света. В отличие от традиционных материалов, где атомы взаимодействуют со светом по отдельности, в атомных решетках возникает согласованное действие. Это способствует возникновению новых оптических характеристик, таких как отрицательное преломление, которые невозможно предугадать на основе изучения отдельных атомов.

Профессор Руостекоски объясняет: «В таких системах атомы взаимодействуют между собой через световое поле, проявляя коллективное поведение, в отличие от индивидуальной реакции. Это означает, что отклик одного атома уже не может служить простым отражением поведения всей системы».

Использование атомных решеток имеет свои преимущества перед искусственными метаматериалами. В таких средах отсутствуют дефекты изготовления, предотвращающие искажения. Свет взаимодействует с атомами с высокой степенью управляемости и точности, избегая потерь на поглощение, которые обычно преобразуют световую энергию в тепло.

Доктор Льюис Рукс из лаборатории NTT подчеркнул: «Точная структура атомных кристаллов позволяет учёным контролировать взаимодействие между атомами и светом с высокой точностью, открывая новые горизонты для технологий на основе отрицательного преломления».

Это открытие может быть использовано для создания «совершенных» линз, способных фокусировать и формировать изображения за пределами классических ограничений разрешения, а также в разработке устройств, делающих объекты невидимыми. Технологии, ранее считавшиеся фантастическими, теперь приближаются к реальности.

Источник: iXBT