Физики задержали радугу на поверхности металла

«Эффект захвата радуги» на металлической наноструктурированной решётке, по мнению авторов опыта, открывает дорогу экзотическим устройствам для скоростной связи и хранения информации. Что важно, новая система работает в видимом диапазоне волн и при комнатной температуре.

Ловушку для света построили Цяоцян Гань (Qiaoqiang Gan, на снимке под заголовком) из университета Буффало (University at Buffalo) и его коллеги из университета Лехай (Lehigh University).

Для пленения фотонов учёные использовали плазмонные наноструктуры. Это были вырезанные на поверхности металла регулярные наноразмерные канавки различной глубины и с различным шагом. Они 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, — говорит Гань, — словно я могу удержать свет в руке».

Секрет работы устройства заключён в плазмонном резонансе, связанных волнах электронного газа в которые обращается свет, или в энергию которых переходит энергия излучения. Это явление возникает при падении фотонов на поверхность пластины.

Результат впечатляет. «Свет с различными длинами волн в области 500-700 нанометров был „захвачен“ на разных позициях вдоль решётки», — рассказывают авторы эксперимента в статье в PNAS.

Со слов 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», — говорит Цяоцян в пресс-релизе университета Буффало.

Для дальнейших опытов с наноструктурированной решёткой и уточняющих измерений параметров её работы исследователь намерен использовать источник ультракоротких импульсов света.