​Ученые из Санкт-Петербурга и США создали особый материал, который может "идеально" проводить через себя электромагнитные волны и управлять их движением. Он станет основой для более надежных линий связи и оптических гаджетов, говорится в статье в журнале в Applied Physics Letters.

Два года назад физики из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге и ряд зарубежных ученых создали первый в мире "трехмерный" топологический изолятор, способный управлять движением света.

Под этим словом ученые понимают особый материал, чья поверхность может проводить ток, а его внутренности остаются изоляторами или полупроводниками. Физики достаточно давно пытались приспособить их и для передачи света и прочих электромагнитных волн, однако этому мешали две вещи – громоздкость оптических топологических изоляторов и высокие потери энергии, неизбежно возникавшие в процессе их работы.

В 2015 году российские физики первыми создали двумерную топологическую структуру, взаимодействующую со светом, используя теоретические наработки Александра Ханикаева, профессора Городского университета Нью-Йорка (США), заметившего, что для этих целей подходят так называемые метаматериалы.

Так ученые называют искусственные структуры из множества отдельных кусочков материи или наночастиц, способных необычным образом взаимодействовать со светом или другими формами электромагнитного излучения. Метаматериалы могут изготовляться как из металлов, так и двуокиси кремния и прочих изолирующих веществ, принадлежащих к числу диэлектриков.

Первая версия "трехмерного" материала, созданного Ханикаевым и его коллегами, была собрана из металлических частиц. Она хорошо работала с микроволновым излучением, но не была приспособлена для взаимодействий с видимым светом, чьи лучи сильно нагревали кусочки металла.

По этой причине российские физики и их зарубежные коллеги попытались создать похожую мета-структуру, используя миниатюрные керамические диски, работая в рамках гранта Российского научного фонда. Каждый из них представлял собой своеобразный искусственный атом, с которым взаимодействовал луч света, двигаясь через материал.

Их расположили так, чтобы расстояния между ними оказались меньше длины волны видимого света. Все мета-атомы были сделаны одинаково, но повернуты по-разному: в одной части структуры ориентированы вверх, а в другой вниз. Благодаря этому микроволны и видимый свет, распространяющиеся по такой конструкции, будут двигаться без потерь и рассеивания вдоль границ между зонами с разной ориентацией "атомов".

Пока ученые проверили это только на первом типе излучения, однако в ближайшее время они собираются провести и вторую часть эксперимента. Это откроет дорогу для создания компактных, мощных и экономичных оптических приборов на базе окиси кремния и прочих диэлектрических материалов.

"На основе этой работы мы уже разработали новый эксперимент с мета-атомами более простой формы, которую будет проще повторить в наномасштабах. Так можно реализовать новые оптические устройства, поддерживающие защищенные краевые состояния в оптическом диапазоне", — заключает Алексей Слобожанюк, научный сотрудник Университета ИТМО.

Источники

Физики из России создали поверхность, где свет "бежит" без потерь
Forbes Kazakhstan (forbes.kz), 06/03/2019
Физики из России создали поверхность, где свет "бежит" без потерь
Российский научный фонд (рнф.рф), 06/03/2019
Физики из России создали поверхность, где свет бежит без потерь - новости на сегодня 06.03.2019
News2world.net, 06/03/2019
Физики из России создали поверхность, где свет "бежит" без потерь
3news.ru, 06/03/2019
Физики из России создали поверхность, где свет "бежит" без потерь
Margust (gazeta-margust.ru), 06/03/2019
Физики из России создали поверхность, где свет "бежит" без потерь
Margust (gazeta-margust.ru), 06/03/2019
Физики из России создали поверхность, где свет "бежит" без потерь
Profi-news.ru, 06/03/2019
Физики из России создали поверхность, где свет "бежит" без потерь
Новости@Rambler.ru, 06/03/2019
Физики из России создали поверхность, где свет "бежит" без потерь
РИА Новости, 06/03/2019
Создана поверхность, по которой свет "бежит" без потерь
Nanonewsnet.ru, 10/03/2019
Создана поверхность, по которой свет "бежит" без потерь
Новости России и Мира (novostidny.ru), 07/03/2019
Создана поверхность, по которой свет "бежит" без потерь
Новости в Мире (novostivm.ru), 07/03/2019
Создана поверхность, по которой свет "бежит" без потерь Физики из Университета ИТМО создали первую искусственную диэлектрическую поверхность, в которой распространение электромагнитных волн не зависит от дефектов и может быть управляемым. Читать дальше
Новости всемирной сети (news-w.com), 07/03/2019
Создана поверхность, по которой свет "бежит" без потерь
Kyivweekly.com, 07/03/2019
Создана поверхность, по которой свет "бежит" без потерь
Индикатор (indicator.ru), 07/03/2019
Создана поверхность, по которой свет "бежит" без потерь
Новости@Rambler.ru, 07/03/2019
Впервые создана поверхность, где свет "бежит" без потерь и может быть управляемым
Margust (gazeta-margust.ru), 07/03/2019
Впервые создана поверхность, где свет "бежит" без потерь и может быть управляемым
Новости@Rambler.ru, 07/03/2019
Впервые создана поверхность, где свет "бежит" без потерь и может быть управляемым
Газета.Ru, 07/03/2019

Похожие новости

  • 27/11/2016

    В Новосибирске создадут систему электронного охлаждения для коллайдера NICA

    ​​Ученые Института ядерной физики имени Г.И Будкера (ИЯФ СО РАН) изготовят систему электронного охлаждения и каналы транспортировки пучков для коллайдера NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility), сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.
    1559
  • 08/10/2017

    Секреты картин и криминал: как ученые из России помогают британской полиции

    ​Сергей Казарян, профессор физической химии из Имперского колледжа Лондона, рассказал, как современные методы химии и физики позволяют вычислять преступников по химическим следам отпечатков пальцев, раскрывать фальшивки и изучать историю давно минувших дней.
    945
  • 31/01/2018

    Зачем Россия вкладывается в научные мегапроекты

    ​Научный директор Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах European XFEL, профессор Университета ИТМО Сергей Львович Молодцов рассказал РИА Новости, зачем Россия вложила огромные средства в эту установку, и объяснил, почему она способна совершить революцию в биологии, химии и других областях науки и техники уже в ближайшие месяцы и годы.
    865
  • 14/05/2018

    Ученые знают, как заставить проводник из графена лучше работать

    ​Графен – очень хороший проводник и перспективный материал, обладающий необычными свойствами. Сегодня ученые могут изготавливать уникально чистые образцы графена, которые содержат всего несколько примесей, мешающих его работе.
    591
  • 22/03/2019

    Физики ЦЕРН ищут «зачарованные» частицы в первичной материи Вселенной

    Российские и зарубежные физики, работающие в рамках коллаборации NA61/SHINE в ЦЕРН, начали поиски так называемых «зачарованных» частиц в кварково-глюонной плазме, аналоге первичной материи мироздания. Первые итоги их опытов были представлены на конференции MESON 2018 и в журнале EPJ Web of Conferences.
    376
  • 19/07/2019

    Что ожидает исследовательский реактор ПИК

    Когда по-настоящему заработает ПИК, в чем его особенности и особенности его научной программы, какие существуют проблемы и как в работе нейтронного реактора намерены участвовать немецкие ученые, читайте в материале Indicator.
    251
  • 13/10/2018

    МГУ и СПбГУ запустят совместные программы по развитию квантовых технологий

    ​Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова и Санкт-Петербургский государственный университет планируют объединить усилия для развития в России квантовых технологий. На совещании консорциума Центра компетенций НТИ на базе МГУ представители вузов договорились создать совместную систему подготовки научных кадров и специалистов в этой сфере.
    631
  • 23/09/2019

    В России создали диагностическое оборудование для ITER

    ​Российские ученые разработали диагностическое оборудование для Международного экспериментального ядерного реактора ITER, которое может работать в экстремальных условиях. Это ускорит процесс строительства нового, более экологичного и безопасного источника энергии.
    314
  • 22/06/2018

    Археологи нашли в Туве древнюю мумию

    ​В ходе археологической экспедиции в Туве сотрудники Институт истории материальной культуры (ИИМК) Российской академии наук (РАН) при раскопках нашли древнюю мумию. Находка признана сенсационной, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу петербургского института.
    1090
  • 23/04/2019

    Лауреат премии «Глобальная энергия» Сергей Алексеенко возглавил центр «Экоэнергетика 4.0» в ТПУ

    В Томском политехническом университете (ТПУ) создан Научно-образовательный центр «Экоэнергетика 4.0». В нем исследователи разрабатывают технологии по «превращению» низкосортного угля, отходов агропромышленного комплекса и деревообработки в экологичный источник тепла и электричества.
    671