Наука 13 февраля 2025

Шаг к созданию мантии-невидимки: ученые добились отрицательного преломления света

Ученые нашли новый способ добиться отрицательного преломления света.

Международная группа ученых доказала, что добиться отрицательного преломления света можно без сложных метаматериалов. Исследователи из Университета Ланкастера и NTT Basic Research Laboratories создали особую кристаллическую структуру, в которой взаимодействие с фотонами обеспечивают коллективы атомов, а не отдельные частицы. Иными словами, структура по свойствам напоминает «мантию-невидимку» из фэнтези.

Что такое отрицательное преломление?

В обычной среде фотоны поглощаются электронами, которые затем испускают их в предсказуемом направлении. Однако в новом эксперименте ученые сформировали строго управляемую атомную матрицу, где свет взаимодействует не с отдельными атомами, а с целыми группами. Это изменило оптические свойства среды и привело к отрицательному преломлению света — явлению, при котором луч изгибается в сторону, противоречащую классической оптике.

Как это удалось?

Исследователи создали «коробку из-под яиц» из света — особую структуру, где атомы выстраиваются в периодическую решетку под действием стоячей волны излучения. В результате они начали коллективно реагировать на свет, что изменило его поведение.

«В таких системах атомы взаимодействуют друг с другом через световое поле, а не по отдельности. Это приводит к появлению новых оптических свойств, таких как отрицательное преломление, которые нельзя предсказать, изучая отдельные атомы», — объяснил профессор Янне Руостекоски.

Зачем это нужно?

Отрицательное преломление может привести к созданию:

Совершенных линз с разрешением за пределами дифракционного предела, что откроет новые возможности в микроскопии и литографии.

Маскирующих устройств, способных делать объекты невидимыми.

Новых оптических технологий для сверхточных измерений и обработки данных.

Открытие упрощает реализацию явления, которое раньше требовало сложных метаматериалов. Теперь исследователям предстоит найти способы его практического применения.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.