Найден метод увеличения сил оптического взаимодействия

Известно, что свет представляет собой поток фотонов. И если два световода, оптоволоконных проводника, к примеру, расположены в непосредственной близости друг от друга, то движение фотонов заставляет эти световоды притягиваться или отталкиваться друг от друга.

Это влияние проводников возникает из-за так называемых сил оптического взаимодействия, но эффект их действия является чрезвычайно слабым для того, чтобы его можно было использовать на практике. А недавно, ученые-физики из Технологического университета Чалмерса (Chalmers University of Technology) и Свободного университета Брюсселя (Free University of Brussels) нашли метод значительного увеличения оптической силы. Этот метод открывает перед учеными массу возможностей в области нанотехнологий, в разработке новых оптоэлектронных устройств и датчиков.

Для того, чтобы заставить свет вести себя абсолютно новым способом, ученые разработали световоды из искусственного материала, структура которого позволяет «обманывать» фотоны. Структура этого материала вынуждает все фотоны потока света сместиться и двигаться, концентрируясь только возле одной стороны волновода. Когда фотоны, двигающиеся в соседнем волноводе, делают так же, то при определенном взаимном расположении волноводов сила взаимодействия между ними увеличивается в 10 раз.

«Фотонам обычно безразлично, по какому участку волновода они движутся» — рассказывает Филипп Тассен (Philippe Tassin), профессор из Технологического университета Чалмерса, — «Мы нашли способ обмана фотонов, заключенный в структуре метаматериала, который вынуждает их группироваться в определенной области внутренней поверхности волновода».

Увеличение концентрации фотонов на краю волновода и увеличение сил взаимодействия между волноводами может быть использовано для создания крошечных нанодвигателей. Такие нанодвигатели, работающие за счет энергии света, могут обеспечивать работу наномеханизмов, выполняющих различную работу, по сортировке живых клеток и наночастиц, к примеру, и нанороботов, действующих прямо внутри тела человека.

«Метод концентрации фотонов открывает новые возможности для использования волноводов в качестве «искусственных мускулов» крошечных механизмов» — рассказывает Винсент Джинис (Vincent Ginis), ученый из Свободного университета Брюсселя, — «Весьма увлекательно видеть, как искусственные материалы со сложной структурой очень могут повлиять, резко изменить принципы поведения света и его основные параметры. И, я надеюсь, нам удастся найти еще множество областей применения света, «измененного» материалами, по которым он движется в данный момент времени».