Вчені з Гарвардського університеу відкрили нову структуру світла

Науковці Гарвардського університету відкрили нову структуру світла, яку вони назвали «оптичним ротатумом». Цей тип світлового пучка поєднує властивості оптичного вихору — світла, що має спіралеподібну форму, — зі здатністю змінювати свій крутний момент під час руху. Таке світло не лише обертається, а й змінює інтенсивність цього обертання в різних зонах, створюючи унікальні закономірності, подібні до спіралей, що часто зустрічаються в природі.

Оптичний ротатум нагадує логарифмічну спіраль, яку можна спостерігати в мушлях наутилусів, соняшниковому насінні та розгалуженнях дерев. Це відкриття стало можливим завдяки використанню метаповерхні — спеціальної лінзи з наноструктурами, які змінюють напрямок і структуру світлового потоку. Дослідники змогли не лише формувати пучки з певною поляризацією та кутовим моментом, а й змінювати крутний момент у процесі руху світла.

Логарифмічна спіраль оптичного ротатума повторює візерунок, який часто зустрічається в природі, зокрема в мушлях наутилусів. Джерело: Лабораторія Капассо / Harvard SEAS

Інноваційність підходу полягає ще й у тому, що для створення ротатума вчені використали лише один рідкокристалічний дисплей і малопотужне джерело світла, замість традиційних громіздких і дорогих лазерних систем. Це значно спрощує впровадження цієї технології в прикладні сфери.

Можливе застосування ротатума включає точне управління мікроскопічними частинками, наприклад, у колоїдних суспензіях або у створенні новітніх оптичних пінцетів для маніпуляції дрібними об'єктами. У майбутньому це може відкрити нові горизонти в біофізиці, нанотехнологіях і фотоніці.

Відкриття демонструє, як поєднання фізики, математики та інженерії дозволяє створювати нові інструменти для маніпуляції світлом — фундаментальним явищем, яке тепер може бути контрольованим з небаченою раніше точністю.