Российские и зарубежные физики открыли новый вид искривленных световых пучков и превратили их в уникальный крючок. Этот инструмент позволяет захватывать бактерии и управлять наночастицами в пространстве, отмечают ученые Университета ИТМО в Санкт-Петербурге.
"Сейчас мы планируем эксперимент по перемещению бактерий по кривой траектории с помощью фотонного крюка. Первый шаг — получение самого крюка и проверка влияния подложки, где размещен кубоид. Затем создадим прототип микрореактора и проследим движение частицы", рассказывает Александр Шалин, физик Университета ИТМО.
От античности к параболе: эволюция понимания света
Со времен античности считалось, что световые волны и частицы движутся лишь по прямой, меняя путь при взаимодействии с предметами или оптикой. Около пятидесяти лет назад британский физик Майкл Берри теоретически доказал иную возможность: при особых условиях луч света может двигаться по параболе.
От теории Эйри к практике фотонного крюка
Долгое время это оставалось теорией, но в 2007 году физики университета Флориды, используя оптические метаматериалы, получили первый закрученный луч света "Эйри". Его назвали в честь математика Джорджа Эйри, объяснившего искривление световых бликов.
Шалин и его коллеги из Университета ИТМО, ТПУ, а также ученые США, Великобритании и Израиля, экспериментируя с диэлектрическими наночастицами необычной формы, открыли новый тип искривленных лучей фотонный крюк.
"Мы изучали частицу кубоид, похожую на куб с призмой с одной стороны. Ее форма вызывает неравномерное изменение времени полной фазы колебаний оптической волны. На выходе из частицы формируется искривленный световой пучок", поясняет Шалин.
Управление светом и движение микрообъектов
Дальнейшие опыты показали возможность гибко управлять поляризацией, закручиванием света и другими его свойствами, включая силу и направление воздействия на материальные объекты при столкновении.
Эти лучи действуют как световой крючок: они удерживают микроскопический объект и толкают его не по прямой, а по параболической или произвольной траектории. Это открывает путь к перемещению объектов за прозрачными барьерами.
Перспективы для науки и практики
По мнению физиков, фотонные крючки найдут применение в изучении микробов и нанообъектов, манипуляции с которыми ранее были сложны. В отличие от лучей Эйри, требующих громоздкого оборудования, фотонные крючки генерируются лазерами и стеклянными наночастицами. Это значительно расширит их практическое использование.
Источник: scientificrussia.ru
