Дослідники з Гарвардського університету вперше створили унікальну форму світлового променя, названу “оптичним ротатумом”, який змінює свій крутний момент під час поширення та повторює математичні закономірності природних спіралей.
Особливості нової структури світла
“Оптичний ротатум” – термін, запозичений з класичної механіки, описує світловий вихор зі змінним крутним моментом. У фізиці “ротатум” означає швидкість зміни крутного моменту об’єкта з часом. Цей промінь закручується з різною швидкістю в різних регіонах, створюючи унікальні візерунки.
Федеріко Капассо, професор прикладної фізики, пояснює: “Це нова поведінка світла, що складається з оптичного вихору, який поширюється в просторі і змінюється незвичайним чином. Це потенційно корисно для маніпулювання малою матерією”. Дослідження розширює межі застосування оптичних вихорів. Результати опубліковані в журналі Science Advances.
Математика природи у світловому промені
Вченим вдалося створити промінь, який поширюється за логарифмічною спіраллю. Ця структура повторює послідовність Фібоначчі та зустрічається в мушлях наутилуса. Візерунок також характерний для насіння соняшника та гілок дерев. Природні спіралі знайшли відображення в оптичній технології.
Ахмед Дорра, перший автор дослідження, зазначає: “Це був один з несподіваних моментів цього дослідження. Сподіваємося, що ми зможемо надихнути інших фахівців у галузі прикладної математики на подальше вивчення цих світлових патернів і отримання унікового розуміння їх універсального підпису”. Відкриття демонструє зв’язок між фізикою та природними формами.
Технологічні інновації та застосування
Команда використала метаповерхню – тонку лінзу з наноструктурами. Технологія дозволяє перетворювати будь-який світловий потік у структури, що змінюються під час руху. Додано новий ступінь свободи – просторовий момент світла. Контроль світла досягає безпрецедентного рівня.
Альфонсо Пальмієрі, співавтор дослідження, пояснює: “Ми демонструємо ще більшу універсальність управління, і ми можемо робити це безперервно”. Потенційні застосування включають контроль колоїдів у суспензії. Можливе створення надточного оптичного пінцета для мікроманіпуляцій.
Практична реалізація та перспективи
Технологія створена за допомогою одного рідкокристалічного дисплею та променя низької інтенсивності. Це контрастує з попередніми методами, що вимагали потужних лазерів. Інтегрований пристрій зменшує бар’єр для промислового впровадження.
Гарвардська команда продемонструвала нові можливості контролю світла. Відкриття може революціонізувати методи маніпуляції мікрочастинками. Оптичний ротатум відкриває нові горизонти у фотоніці та прикладній фізиці. Технологія поєднує елегантність природних форм з практичним застосуванням.
#Вчені #створили #промінь #ДНК #природи
Source link
