Физики смогли задержать радугу на поверхности металла

Цяоцян Гань (Qiaoqiang Gan) из университета Буффало (University at Buffalo) и его коллеги из университета Лехай (Lehigh University) добились «эффекта захвата радуги» на металлической наноструктурированной решётке. По мнению авторов опыта, их работа открывает дорогу необычным устройствам для скоростной связи и хранения информации. При этом новая система работает в видимом диапазоне волн и при комнатной температуре, отмечает Мембрана.

Для захвата фотонов учёные использовали плазмонные наноструктуры — вырезанные на поверхности металла регулярные наноразмерные канавки различной глубины и с различным шагом. Эти структуры меняли оптические свойства материала.

Фактически поверхность была обработана так, чтобы тормозить свет. Благодаря этому стало возможным поймать несколько длин волн на одном кристалле, тогда как обычные методы могут ловить лишь одну длину волны в узком диапазоне. «Свет быстр, но я создал структуру, способную значительно замедлить широкополосное излучение, — поясняет Гань, — словно я могу удержать свет в руке».

Секрет работы устройства заключён в плазмонном резонансе (связанных волнах электронного газа), возникающем при падении фотонов на поверхность пластины. В результате «свет с различными длинами волн в области 500-700 нанометров был "захвачен" на разных позициях вдоль решётки», — рассказывают авторы эксперимента в статье в PNAS.

По словам Ганя, пока таким методом удалось устроить западню для световых волн от красного до зелёного участка спектра, но группа работает над расширением диапазона. «Мы хотим заманить в ловушку всю радугу», — заявляет он.

Ведущий автор эксперимента ставит своей целью создание скоростной оптической связи, в которой данные передавались бы на разных длинах волн. Одно из узких мест такого комплекса — обработка и преобразование сигнала. Если бы свет можно было тормозить и захватывать, это облегчило бы задачу чипов, расшифровывающих входящий поток.