В апрельский номер журнала Nature Photonics (IF: 32,5; Q1) — это журнал с самым высоким импакт-фактором среди изданий по фотонике и оптике — вошел новостной обзор на статью ученых Томского политехнического университета. В ней исследователи сообщили, что им удалось экспериментально подтвердить ранее предсказанный эффект «фотонного крючка» (photonic hook). Речь идет о новом типе искривленного самоускоряющегося светового луча, который по форме напоминает крючок. Простота получения и физические свойства делают его перспективным для применения в микроскопах со сверхразрешением, для создания биосенсоров и в биологических исследованиях.
Фото: экспериментальная визуализация «фотонного крючка»Отметим, журнал Nature Photonics издается издательской группой Nature Publishing Group. В нем публикуются результаты оригинальных исследований в области оптики и фотоники. Но также в каждом номере журнала выходят новости и обзоры о наиболее интересных и значимых открытиях и исследованиях.
Фото: обложка апрельского номера журнала // nature.com/nphotonЧитатели апрельского номера журнала узнают об исследовании, которое ведут ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Великобритании (Бангорский университет) и ряда российских вузов. Этот авторский коллектив в 2018 году теоретически обосновал существование «фотонных крючков». До этого науке был известен лишь один тип искривленных лучей — пучки Эйри и их производные. Для их получения используется достаточно трудоемкий метод и сложное оборудование. А вот получить «фотонный крючок» оказалось несравнимо проще.
«В январе 2019 года в журнале Applied Physics Letters вышла наша статья, в которой мы с коллегами сообщили о том, что нам удалось на практике зафиксировать этот искривленный луч.
Собственно этому событию и посвящен материал в Nature Photonics. Он подчеркивает приоритет российской научной школы в новом направлении и значимость полученных результатов для научного сообщества»,
— говорит руководитель проекта, доктор технических наук, старший научный сотрудник отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин.
Чтобы визуализировать «фотонный крючок» ученые использовали микроразмерные частицы диэлектрика — тефлона (для экспериментов в терагерцовом диапазоне). У этих частиц необычная форма куба с пристыкованной к нему призмой. Проходя через эту частицу, фотонное излучение искривлялось и принимало форму крючка. Это искривление исследователи зарегистрировали с помощью сапфирового волновода.
«В этом и заключается простота получения "фотонного крючка" — нужны только источник излучения и микрочастицы диэлектрика подходящей формы. Такая простота получения расширяет возможности для практического применения искривленных лучей», — отмечает Игорь Минин.
Эффект «фотонного крючка» в перспективе может использоваться как для увеличения разрешения самых зорких из оптических микроскопов — наноскопов — так и в телекоммуникационных устройствах, в биологических исследованиях. Так 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, новость о работе коллектива уже доступна онлайн (по подписке) на сайте Nature Photonics.
Справка:
Это исследование ученые ТПУ ведут в сотрудничестве с коллегами из Томского государственного университета, Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Бангорского университета (Великобритания) и Университета Центральной Флориды (США).