Вчені з Ланкастерського університету та японської лабораторії NTT Basic Research вперше продемонстрували можливість досягнення негативного спотворення світла за допомогою впорядкованих атомних ґрат. Це відкриття може зробити революцію в оптиці, наблизивши створення суперлінз та пристроїв невидимості.
Негативне заломлення – це незвичайне явище, у якому світло згинається протилежним напрямі проти звичайним поведінкою. Довгий час вчені намагалися досягти цього ефекту за допомогою штучно створених метаматеріалів, але стикалися з проблемами недосконалості виготовлення та втрат енергії. Новий підхід, розроблений міжнародною групою дослідників під керівництвом професора Янне Руостекоскі, заснований на використанні атомних ґрат – упорядкованих масивів атомів, які утримуються у певних положеннях за допомогою стоячих світлових хвиль. Вчені провели детальне моделювання поширення світла через атомні структури.
Ключовим моментом стало виявлення колективного відгуку атомів на світлову дію. На відміну від звичайних матеріалів, де атоми взаємодіють зі світлом незалежно один від одного, в атомних ґратах виникає узгоджена поведінка. Це призводить до появи нових оптичних властивостей, у тому числі негативного спотворення, які не можна передбачити, вивчаючи окремі атоми.
Професор Руостекоскі пояснив: «У таких випадках атоми взаємодіють один з одним через світлове поле, реагуючи колективно, а чи не незалежно. Це означає, що відгук одного атома більше не дає простого уявлення про поведінку всього ансамблю». Використання атомних ґрат має ряд переваг перед штучними метаматеріалами. Атомні системи є чистим середовищем без дефектів виготовлення. Світло взаємодіє з атомами контрольованим і влучним чином, без втрат на поглинання, які зазвичай перетворюють світло на тепло.
Доктор Льюїс Рукс із лабораторії NTT зазначив: «Точно розташовані атомні кристали дозволяють дослідникам контролювати взаємодію між атомами та світлом з надзвичайною точністю, відкриваючи шлях до нових технологій, заснованих на негативному заломленні».
Відкриття може знайти застосування у створенні «ідеальних» лінз, здатних фокусувати та формувати зображення за межами дифракційної межі, а також у розробці пристроїв невидимості, які роблять об’єкти невидимими. Ці можливості, які раніше здавались науковою фантастикою, тепер стають на крок ближче до реальності. Джерело
