Ученым удалось замедлить свет

Скорость света считается эталонным и непреодолимым пределом в современной физике. Поэтому любые эксперименты и достижения в этой области являются прорывными для фундаментальной науки. Группа ученых из Технологического университета Эйндховена, Делфтского университета и Института нанонауки Кавли (все — Нидерланды) нашли способ управления траекторией и скоростью света внутри материала. Этого удалось достичь благодаря специально разработанной структуре кремниевого кристалла.

Манипуляции на микроскопическом уровне

Исследователи разработали и создали фотонный кристалл — двумерный материал с особой структурой отверстий, позволяющий частицам света (фотонам) свободно циркулировать, подобно тому, как это делают электроны в аналогичных двухмерных веществах, например, в графене.

Внося изменения в эту структуру, ученые смогли управлять светом, добиваясь различных эффектов: блокировки, перенаправления, замедления и даже полной остановки света. Последнее в теоретической физике считается невозможным (без ряда допущений), так как фотоны могут существовать лишь в движении.

Вдохновение из электроники

Идея управления светом с помощью деформации структуры материала была позаимствована из области электроники. Ученые наблюдали за поведением электронов в графене — двумерном материале, известном своей высокой проводимостью. При приложении магнитного поля к графену движение электронов меняется, приводя к появлению так называемых «уровней Ландау». Эти энергетические уровни также могут возникать при физических деформациях материала, например, при его растяжении.

Потенциальное применение

Новая технология открывает множество возможностей для создания революционных фотонных устройств нового типа:

• Лазеров. Повышение эффективности и точности лазеров будет иметь огромное значение, а пример, в медицине.
• Светодиодных экранов. Станет возможна разработка более энергоэффективных и ярких экранов.
• Оптоволоконных технологий. Новый метод позволит улучшить передачу данных по оптическим каналам.
• Оптических датчиков. Технология делает возможным создание более точных и чувствительных датчиков.

Несмотря на достигнутый прогресс, ученым предстоит еще многое сделать. Среди первоочередных задач — разработка методов более точного контроля над поведением света и интеграция новой технологии в реальные устройства.