​Красноярские ученые экспериментально продемонстрировали формирование трехмерных световых решеток из оптических вихрей. Трехмерные оптические вихревые решетки могут обеспечить новые возможности для взаимодействия света с веществом, в частности, с их помощью можно переносить и манипулировать множеством микрочастиц. Результаты исследования опубликованы в журнале Annalen der Physik

Одним из интенсивно развивающихся направлений оптики и фотоники является получение и исследование структурированного света, под которым понимают сложные световые поля с уникальным сочетанием спектральных, временных, пространственных и поляризационных характеристик. Особый интерес исследователей привлекают оптические вихри, лазерные пучки света с наличием особых точек – фазовых сингулярностей, в которых стадия колебания световой волны не определена, а интенсивность равна нулю. Волновой фронт оптических вихрей представляет собой винтовую поверхность, которая может отличаться степенью закрутки. 

Иконников.jpg 

«Пучок света, падающий на двумерную маску, изготовленную в виде экрана с регулярно расположенными круглыми отверстиями, разделяется на множество пучков в соответствии с количеством отверстий. Затем эти пучки интерферируют друг с другом, как волны от нескольких упавших на водную поверхность камней, с образованием световой решетки в трех пространственных измерениях. Когда падающий пучок является оптическим вихрем, получившаяся решетка представляет собой набор переплетенных оптических вихрей», — пояснил принцип создания световой решетки кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории когерентной оптики Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Денис Иконников

В своей работе, кроме теоретического описания и экспериментального получения световых решеток из оптических вихрей, ученые рассмотрели вопрос о том, как будут вести себя точки сингулярности, лежащие в основе каждого оптического вихря. Было обнаружено и наглядно продемонстрировано их зарождение, пространственная миграция и аннигиляция. 


Андрей Вьюнышев, кандидат физико-математических наук,.jpg 

«Оптические вихри представляют интерес с точки зрения реализации эффективных взаимодействий света с веществом. Они могут использоваться для захвата, удержания и перемещения микрообъектов различного происхождения, в том числе биологического, например, клеток и биомолекул. Развиваемый нашей группой подход позволяет формировать трехмерные оптические решетки, состоящие из оптических вихрей. В работе мы получили оптические решетки с размерностью 40×40×5 узлов. То есть решетка состоит из более чем 8000 узлов, в каждом из которых содержится оптический вихрь. В присутствии оптического вихря, захваченные частицы могут приводиться в движение и взаимодействовать друг с другом. Данный подход может оказаться продуктивным при работе со множеством микрообъектов, например, в устройствах оптических пинцетов следующего поколения», — рассказал о результатах работы кандидат физико-математических наук, заместитель директора по научной работе Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Андрей Вьюнышев

Редколлегия авторитетного журнала Annalen der Physik, в котором опубликована работа, выбрала визуализацию трехмерной световой решетки из работы авторов, в качестве иллюстрации на обложку последнего выпуска журнала.

Красноярские ученые научились создавать трехмерные оптические вихревые решетки

Работа была поддержана Российским научным фондом (проект № 19-12-00203). 

Источники

Красноярские ученые научились создавать трехмерные оптические вихревые решетки
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 13/07/2021
Красноярские ученые научились создавать трехмерные оптические вихревые решетки
Российский научный фонд (рнф.рф), 13/07/2021
Красноярские ученые научились создавать трехмерные оптические вихревые решетки
Российский научный фонд (rscf.ru), 13/07/2021
Сибирские ученые научились манипулировать микрочастицами
Planet-today.ru, 13/07/2021
Ученые Сибири нашли способ манипулировать микрочастицами
Российская газета. СФО (rg.ru), 13/07/2021
Красноярские ученые создают трехмерные оптические вихревые решетки
Наука в Сибири (sbras.info), 13/07/2021
Красноярские ученые научились перемещать клетки светом
Городские новости (gornovosti.ru), 13/07/2021
Ученые научились создавать трехмерные оптические вихревые решетки
Научная Россия (scientificrussia.ru), 13/07/2021
Красноярские ученые создают трехмерные оптические вихревые решетки
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 14/07/2021

Похожие новости

  • 21/04/2017

    Красноярские физики получили нанодисперсные порошки для создания аккумуляторов водорода

    Ученые Сибирского федерального университета и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН разработали технологию синтеза нанодисперсных порошков магния, которые могут стать перспективным материалом для изготовления аккумуляторов водорода для автомобильного транспорта.
    2708
  • 07/05/2020

    Красноярск научный в военные годы

    Военные годы заложили фундамент для появления в Красноярске академической науки. Колыбелью большой науки в городе стал педагогический институт. Это произошло благодаря таланту и целеустремленности одного человека – Леонида Васильевича Киренского.
    914
  • 16/12/2020

    Красноярские ученые исследовали дифракцию вихревых лазерных пучков

    ​Красноярские ученые экспериментально продемонстрировали, что известный в оптике эффект Тальбота может проявляться для оптических вихрей в видимом диапазоне спектра. Полученные результаты представляют интерес для развития телекоммуникационных технологий, имиджинга и манипулирования микрообьектами.
    596
  • 20/10/2017

    Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков

     Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН (КНЦ СО РАН) научились синтезировать магнитные наночастицы с ядром из никеля и непроводящей ток углеродной оболочкой.
    1416
  • 04/12/2019

    Создана первая российская установка для синтеза тонких оксидных пленок

    ​Красноярские ученые создали установку для формирования прозрачных оксидных пленок с регулируемой толщиной. Благодаря особенностям конструкции, на ней можно быстрее и эффективнее, чем на большинстве зарубежных аналогов устройства, проводить синтез химических покрытий на неорганической основе.
    947
  • 03/11/2018

    Красноярские ученые разработали новый тип управляемых дифракционных решеток

    ​Дифракционные решетки играют центральную роль в интегральной оптике, голографии, оптической обработке данных. Ученые Института физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) и Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета (СФУ) разработали новый способ создания управляемой дифракционной решетки - оптической системы, действие которой основано на явлении световой дифракции (огибания препятствия светом), сообщила пресс-служба СФУ.
    1614
  • 07/03/2019

    Сергей Аксенов: наше исследование – это стартовый этап в создании технологий будущего

    ​Ученые уверены, что век квантовых компьютеров – новых технологий, с помощью которых станет возможным решение задач, неподвластных даже самым мощным современным суперкомпьютерам, уже близок. Но прежде физикам необходимо разрешить ряд трудностей, связанных с их созданием.
    1400
  • 13/08/2019

    Алексей Мацынин: мы перешли некую грань, где физика начинает работать по-другому

    ​Мацынин Алексей Александрович, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН, на протяжении нескольких лет занимается исследованием, способным полностью изменить принцип работы всей электроники, которой мы пользуемся ежедневно.
    783
  • 07/04/2020

    111 лет со дня рождения Леонида Васильевича Киренского

    ​Сегодня, 7 апреля, памятная и знаменательная дата для Красноярского научного центра СО РАН - 111 лет со дня рождения Леонида Васильевича Киренского. "Этот день, действительно, можно считать "красным днем календаря" для сотрудников Института физики, поскольку именно благодаря таланту, энергии и усилиям Леонида Васильевича зародилась фундаментальная наука в Красноярске и был создан наш Институт", - подчеркивает Дмитрий Балаев, доктор физико-математических наук, директор Института физики им.
    641
  • 13/04/2018

    Дилатометр измерит деформации космических материалов в вакууме

    Ученые из Института физики им. Л.В. Киренского Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) разработали измерительную ячейку для исследования свойств материалов при температурах близких к абсолютному нулю.
    1579