Физики из Чили и Германии смогли «запереть» световые волны внутри кристаллической структуры – так называемой решетки Либа, правда пока только в двух измерениях. Этот результат открывает новые возможности для оптических технологий, говорится в статье, опубликованной в Physical Review Letters.

Световые волны распространяются с предельно высокой скоростью, поэтому их непросто «поймать». Для решения этой задачи используют способность электромагнитных колебаний интерферировать друг с другом. В «правильно» подобранной структуре излучение может быть заблокировано, то есть оно остается внутри, как в ловушке. Такие устройства могут быть полезны для создания фотонных сенсоров, обработки оптической информации, нелинейной оптики. Кроме того, хорошие оптические ловушки могут быть полезны в экспериментах с квазичастицами, для изучения взаимодействия частиц и электромагнитных волн.

Группа под руководством Марио Молины из университета Сантьяго разработала трехмерный фотонный материал, который состоял из двумерных решеток Либа. Эта структура, описанная американским физиком Элиотом Либом, отличается от «обычной решетки» тем, что посреди каждой стенки каждой клетки есть еще один узел. Она представляет собой двумерный вариант кристаллической структуры перовскита – одного из самых твердых материалов на земле.

Созданная учеными решетка позволяла свету свободно распространяться в одном направлении, но блокировала о всех остальных направлениях. Это можно описать как ловушку с бесконечными параллельными коридорами – вы можете идти по коридору, но выйти за его пределы невозможно. Исследователи проследили, как свет ведет себя в этой ловушке, и выяснили, что она задерживает излучение только строго определенной длины волны, все остальные частоты свободно распространяются во всех трех измерениях.

Метод, в котором свет блокируется только в двух измерениях и может свободно распространяться в третьем, имеет преимущества перед другими способами. Он значительно проще, требует материалов с не слишком высоким индексом преломления.

Ранее физики предсказывали, что материалы, имеющие определенную долю нарушений кристаллической структуры, могут иметь способность задерживать излучение на определенных длинах волн. Система, созданная группой Молины, может быть основой для создание таких устройств – для этого достаточно внести определенные изменения в упорядоченные решетки Либа, или же внести изменения в третьем, «незаблокированном» измерении.

Таким образом может быть создана полная трехмерная ловушка для света.