Свет удалось "затормозить" в 20 раз по сравнению с его скоростью распространения в вакууме

Группе исследователей из Сент-Эндрюсского университета (University of St Andrews), Шотландия, и Йоркского университета (University of York), Великобритания, удалось добиться эффекта существенного замедления скорости распространения света на микроскопическом уровне. Этот процесс, реализованный за счет использования специальных наноструктур, может использоваться в фундаментальных научных исследованиях, в медицине и в других областях, где требуется управлять перемещением различных крошечных частичек, направляя их по пути распространения луча света.

Когда свет преломляется, входя в объект из прозрачного материала, он замедляется и оказывает небольшое давление на этот объект. Сил, возникающих в результате этого давления, недостаточно для того, чтобы заставить перемещаться объекты макроскопического масштаба, но их вполне достаточно для передвижения частиц, сопоставимых по размерам с живыми клетками и меньше.

Свет распространяется в вакууме со своей максимальной скоростью, 299 792 458 метра в секунду. Но в некоторых прозрачных материалах свет замедляется, к примеру, на одну треть в стекле. Однако, свет можно замедлить и еще больше при помощи различных уловок.

В данном случае исследователи использовали специальные наноструктуры, изготовленные из кремния, которые можно охарактеризовать термином фотонный кристалл, который оказывает сильное влияние на процесс движения фотонов света.

За счет использования сложных оптических и квантовых эффектов в фотонном кристалле ученым удалось замедлить скорость света на 95 процентов, в 20 раз по сравнению с его скоростью распространения в вакууме. За счет такого кардинального замедления, «медленный свет», попадая на поверхность различных частиц, вырабатывает существенно большую силу давления, способную заставить перемещаться большие объекты с большей массой. Эти оптические силы могут позволить ученым перемещать, сортировать и собирать из крошечных частиц более сложные образования. Такие функции могут оказаться очень полезными в области биологических исследований и медицинской диагностики, к примеру, для отделения злокачественных клеток от здоровых или для выделения чистых вирусов и болезнетворных микроорганизмов.

«Совмещение оптической физики и биологии приведет к появлению новых способов перемещения вирусов, бактерий и клеток, не повреждая их хрупкую структуру» – рассказывает доктор Марк Скаллайон (Dr Mark Scullion), ученый из Йоркского университета, – «Все это, в свою очередь, облегчит и ускорит некоторые научные исследования, методы медицинской диагностики и даст нам принципиально новую точку зрения на микробиологический мир в целом».