Подтверждено существование «фотонного крючка»
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) вместе с коллегами из Великобритании и российских вузов экспериментально подтвердили ранее предсказанный эффект «фотонного крючка» — новый тип искривленного самоускоряющегося светового луча, по форме напоминающий крючок. Простота получения и физические свойства делают его перспективным для применения в микроскопах со сверхразрешением, для создания биосенсоров и в биологических исследованиях, где требуется «управление» молекулами. Результаты экспериментов опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
До обнаружения «фотонного крючка» науке был известен лишь один тип искривленных лучей — пучки Эйри и их производные. Их впервые получили в 2007 году в Университете Флориды. Однако, для их получения используется достаточно трудоемкий метод и сложное оборудование. В то время как получить фотонный крючок оказалось несравнимо проще.
«В 2018 году наш авторский коллектив теоретически предсказал существование "фотонных крючков", а затем подтвердил этот эффект и для других квазичастиц. Теперь же нам удалось на практике зафиксировать этот искривленный луч с помощью сканирующей системы, где в качестве регистрирующего используется сапфировый волновод, разработанный нашими московскими коллегами. Эксперименты были проведены в лаборатории субмиллиметровой спектроскопии Института общей физики РАН», — говорит Игорь Минин, руководитель проекта, доктор технических наук, старший научный сотрудник отделения электронной инженерии ТПУ.
Чтобы получить «фотонный крючок» ученые использовали микроразмерные частицы диэлектрика — тефлона. Частицы имели необычную форму куба с пристыкованной к нему призмой. Эксперименты проводились в терагерцовом излучении. Оно проходило сквозь частицы и, изменяясь, на выходе принимало искривленную форму крючка. В будущем ученые планируют найти практическое применение фотонных крючков.
«Для получения "фотонного крючка", собственно, нужны только источник излучения и микрочастицы диэлектрика — это может быть не только тефлон — подходящей формы, — говорит Игорь Минин. — Такая простота получения расширяет возможности для практического применения искривленных лучей. Фотонный крючок обладает наименьшей кривизной из всех когда-либо наблюдавшихся искривленных пучков. Это новые горизонты для оптики со сверхразрешением. Но мы намерены больше сконцентрироваться на биологическом применении этого открытия», — добавляет Игорь Минин.
За счет своих физических свойств крючок может захватывать молекулы и перемещать их. Этот эффект может быть полезен, например, для отделения одних молекул от других, для поиска нужных структур в биологических исследованиях.
Новые полимеры ускорят разрушение органических загрязнителей в воде