Изследователи са открили, че микроскопични структури, създадени с помощта на уникална математическа форма, могат да накарат светлината да образува необичайни хирални модели. Това откритие сочи към фундаментално нови начини за изучаване на това как сложната геометрия може да повлияе на оптичното поведение на материалите.
Нови открития за светлината
Според проучване, публикувано в научното списание Nature Communications, екип от учени от Института за индустриални науки към Токийския университет и партньорски институции са създали специализирани оптични структури, вдъхновени от така наречената „шапка на Смит“. Тази геометрична форма е известна с решаването на сложния математически проблем за покриване на повърхност с монолит. За разлика от традиционните симетрични модели, апериодичният монолит може да запълни пространството, без никога да образува повтарящи се елементи. През 2023 г. откриването на първата такава матрица предизвика сензация в научния свят.
За да тестват физическия потенциал на фигурата, изследователите са изработили наномащабни версии на този дизайн върху силициево-нитридни филми, използвайки електроннолъчева литография. Когато лазерен лъч е насочен към получените структури, дифракционните картини са придобили характерни форми, напомнящи въртящо се витло. Това директно демонстрира хиралната природа на апериодичната структура. Хиралността се отнася до специална насоченост, при която обектът и неговият огледален образ не могат да се подравнят перфектно, когато се наслагват, което води до уникален оптичен отговор на светлината.
Прочетете също: Озадачаващо: Светлината прави нещо, което физиците не са очаквали
Освен това, физиците открили, че дифракционната картина динамично се променя в зависимост от посоката и поляризацията на падащото лъчение (всеки светлинен поток, който достига до дадена повърхност). Когато физическите структури били подложени на огледално отражение, тяхното оптично поведение (начина, по който светлината взаимодейства с различните материали) също се обърнало. Това демонстрира пряка зависимост на светлинния отклик (времето, необходимо на един пиксел да промени цвета си) от симетрията на подлежащата картина.
Според авторите на изследването, подобни монотилни структури предлагат отлична платформа за разработване на усъвършенствани оптични устройства, контролиране на поляризацията на светлината и създаване на нови технологии за бъдещето.
Междувременно изследване, публикувано в списание Nature, разкри, че светлината действа като невидима спирачка в квантовия свят.
За изследването физиците поставили флуоресцентни въглеродни нанотръби, които са 100 000 пъти по-тънки от човешки косъм, във воден разтвор. Анализът показал, че когато са изложени на светлина, нанотръбите се държат така, сякаш се движат в по-плътна течност. Казано по-просто, нанотръбите се движат много по-бавно във вода при силно осветление. Колкото по-ярка е светлината, толкова по-бавно се движат частиците в течността. По същество светлината действа като спирачка в квантовия свят, казват физиците. И това, поне отчасти, се дължи на квантовото триене.
