Учёные уже установили, что свет можно замедлить в определённых условиях, а новое исследование демонстрирует метод, который обещает стать одним из самых полезных. Исследователи из Университета Гуанси и Китайской академии наук в Китае утверждают, что их метод может принести пользу в разработке вычислительной технике и оптической связи.
В вакууме свет движется только с одной скоростью — 299 792 километра в секунду. Однако если на его пути возникнут электромагнитные поля — как, например, поля, окружающие материю, эта скорость начнёт падать.
Большинство прозрачных материалов замедляет свет, но ненамного. Именно изменение его скорости приводит к преломлению света при переходе из одной среды в другую. Но чтобы действительно затормозить свет, нужны специальные материалы, например фотонные кристаллы или даже переохлаждённые квантовые газы.
«Мы полагаем, что наша работа открывает совершенно новое направление для реализации сверхпрочных взаимодействий света и материи в нанофотонных чипах», — пишут исследователи в своей опубликованной работе.
Новый метод основан на так называемой электромагнитно-индуцированной прозрачности (EIT), когда с помощью особых лазерных техник электронами манипулируют внутри газа, хранящегося в вакууме, превращая его из непрозрачного в прозрачный.
Исследователи взяли на вооружение некоторые принципы EIT в управлении светом и разработали новый материал для замедления света. Этот материал представляет собой своего рода метаповерхность — синтетическую двумерную структуру со свойствами, не похожими ни на одну из существующих в природе.
Метаповерхности, созданные командой, были изготовлены из очень тонких слоёв кремния, и оказались гораздо лучше существующих вариантов удержания и высвобождения энергии (в данном случае — света).
Согласно результатам, полученным исследователями, в этой системе свет может быть замедлен более чем в 10 000 раз. При этом его потери снижаются более чем в пять раз по сравнению с другими аналогичными методами.
Ключевым моментом в новом подходе является способ расположения мельчайших строительных блоков метаповерхности, известных как мета-атомы. В данном случае они расположены достаточно близко, чтобы сливаться друг с другом, что, в свою очередь, влияет на то, как свет обрабатывается при прохождении через него.
