Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Великобритании и российских вузов экспериментально подтвердили ранее предсказанный эффект «фотонного крючка» (photonic hook) — это новый тип искривленного самоускоряющегося светового луча, по форме напоминающий крючок.  Простота получения и физические свойства делают его перспективным для применения в микроскопах со сверхразрешением, для создания биосенсоров и в биологических исследованиях, где требуется «управление» молекулами. Результаты экспериментов представлены в журнале Applied Physics Letters (IF: 3, 495; Q1).

Фото: экспериментальная визуализация «фотонного крючка»

До обнаружения «фотонного крючка» науке был известен лишь один тип искривленных лучей — пучки Эйри и их производные. Их впервые получили в 2007 году в Университете Флориды. Однако, для их получения используется достаточно трудоемкий метод и сложное оборудование. В то время как получить фотонный крючок оказалось несравнимо проще.

«В 2018 году наш авторский коллектив теоретически предсказал существование фотонных крючков, а затем подтвердил этот эффект и для плазмонов. Теперь же нам удалось на практике зафиксировать этот искривленный луч с помощью сканирующей системы, где в качестве регистрирующего используется сапфировый волновод, разработанный нашими московскими коллегами. Эксперименты были проведены в лаборатории субмиллиметровой спектроскопии Института общей физики РАН», — говорит руководитель проекта, доктор технических наук, старший научный сотрудник отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин.

Чтобы получить «фотонный крючок» ученые использовали микроразмерные частицы диэлектрика — тефлона. Частицы имели необычную форму куба с пристыкованной к нему призмой. Эксперименты проводились в терагерцовом излучении. Оно проходило сквозь частицы и, изменяясь, на выходе принимало искривленную форму крючка.

«Для получения "фотонного крючка" собственно нужны только источник излучения и микрочастицы диэлектрика — это может быть не только тефлон — подходящей формы, — говорит Игорь Минин. — Такая простота получения расширяет возможности для практического применения искривленных лучей».

В дальнейшем исследователи будут работать в области практического применения фотонных крючков.

«"Фотонный крючок" обладает наименьшей кривизной из всех когда-либо наблюдавшихся искривленных пучков, она меньше используемой длины волны. Это новые горизонты для оптики со сверхразрешением. Но мы намерены больше сконцентрироваться на биологическом применении крючков», — добавляет Игорь Минин.

За счет своих физических свойств крючок может захватывать молекулы и перемещать их. Этот эффект может быть полезен, например, для отделения одних молекул от других, для поиска нужных молекул в биологических исследованиях.

Добавим, исследование ведется в сотрудничестве с учеными из Томского государственного университета, Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Бангорского университета (Великобритания) и Университета Центральной Флориды (США).

Источники

Ученые из Томска доказали существование "фотонного крючка"
Tomsk.4geo.ru, 30/01/2019
Ученые из Томска доказали существование "фотонного крючка"
Новости@Rambler.ru, 30/01/2019
Ученые из Томска доказали существование "фотонного крючка"
ТАСС, 30/01/2019
Ученые из Томска доказали существование "фотонного крючка"
SMIonline (so-l.ru), 30/01/2019
Ученые из Томска доказали существование "фотонного крючка"
Mirtesen.sputnik.ru, 30/01/2019
Ученые из Томска доказали существование "фотонного крючка"
Спутник Новости (news.sputnik.ru), 30/01/2019
Ученые экспериментально подтвердили существование "фотонного крючка"
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 31/01/2019
Ученые из Томска доказали существование "фотонного крючка"
Зеленоград info (зеленоград-инфо.рф), 30/01/2019
Ученые ТПУ вместе с коллегами подтвердили эффект "фотонного крючка"
РИА Томск (riatomsk.ru), 31/01/2019
Томские ученые вместе с зарубежными коллегами подтвердили эффект "фотонного крючка"
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 31/01/2019
Томские ученые доказали существование "фотонного крючка"
Tltnews.ru, 03/02/2019
"Фотонный крючок" существует
Красное знамя (krasnoeznamya.tomsk.ru), 09/02/2019
Ученые ТПУ с коллегами из Великобритании и российских вузов экспериментально подтвердили эффект "фотонного крючка"
Nagg.in.ua, 14/02/2019
Ученые ТПУ с коллегами из Великобритании и российских вузов экспериментально подтвердили эффект "фотонного крючка"
1k.com.ua, 14/02/2019
Ученые ТПУ с коллегами из Великобритании и российских вузов экспериментально подтвердили эффект "фотонного крючка"
Научная Россия (scientificrussia.ru), 13/02/2019
Ученые экспериментально подтвердили существование "фотонного крючка"
Nanonewsnet.ru, 16/02/2019
Ученые экспериментально подтвердили существование "фотонного крючка"
SMIonline (so-l.ru), 16/02/2019

Похожие новости

  • 09/09/2016

    Разработки томичей заинтересовали Airbus Safran Launchers

    ​Представители компании Airbus Safran Launchers - лидера европейской космической промышленности заинтересовались технологиями и наработками сибирских ученых, сообщает пресс-служба Томского государственного университета.
    1529
  • 22/01/2018

    Бразильские ученые исследуют свойства материалов, созданных в ТГУ

    ​Томский государственный университет и Университет Сан-Паулу (Бразилия) подписали соглашение о сотрудничестве в научном исследовании по получению и изучению новых полимерных материалов. Одним из главных направлений взаимодействия ученых станет работа по созданию модифицированных материалов и покрытий для биомедицины и промышленности.
    717
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1544
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    1037
  • 16/05/2017

    Сибирский химический комбинат представил свои технологии будущим атомщикам ТПУ

    ​В Физико-техническом институте Национального исследовательского Томского политехнического университета (НИ ТПУ) состоялось подведение итогов студенческих лабораторных работ на заводе разделения изотопов (ЗРИ) АО "Сибирский химический комбинат" (входит в Топливную компанию Росатома "ТВЭЛ").
    929
  • 04/10/2016

    Томский госуниверситет стал действительным членом Коллаборации ATLAS на Большом адронном коллайдере

    ​Впервые с 1993 года новым участником крупнейшего проекта в CERN (Европейском центре ядерных исследований) с правом голоса стала российская научная организация. За присвоение ТГУ подобного статуса единогласно проголосовало правление Коллаборации ATLAS.
    1274
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    1755
  • 23/09/2016

    ТПУ стал ассоциированным членом коллаборации LHCb в ЦЕРНе

    Томский политехнический университет стал ассоциированным членом коллаборации эксперимента LHCb, проводимого на Большом адронном коллайдере в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). В качестве участников эксперимента политехники будут работать над модернизацией трекового детектора LHCb и осуществлять математическое моделирование некоторых физических процессов, которые изучаются в LHCb.
    1255
  • 20/10/2016

    Атомщики Сибири обсуждают в ТПУ термоядерный синтез и развитие ядерной медицины

    ​В Томском политехническом университете проходит VII школа-конференция молодых атомщиков Сибири. В течение трех дней молодые ученые из России и стран ближнего зарубежья будут обсуждать вопросы ядерной безопасности, развитие ядерной медицины, термоядерный синтез, а также реализацию проекта по созданию топлива и реакторов нового поколения "Прорыв".
    2006
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1345