Ученые впервые смогли изменить направление преломления света с помощью обычных атомов, тогда как ранее это было возможно только с применением метаматериалов — искусственно созданных материалов с необычными физическими свойствами, которые не встречаются в природе. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Новый способ взаимодействия со светом испытали физики из Ланкастерского университета (Англия) и исследовательской лаборатории телекоммуникационной компании NTT (Nippon Telegraph and Telephone, Япония).
Представляя свое исследование, они отмечают, что наука давно ищет возможности контролировать свет такими способами, которые невозможны в естественных средах. Так, с помощью метаматериалов был достигнут «один из самых поразительных эффектов» — отрицательное преломление. Когда свет проходит через разные среды, например, из воздуха в воду или через стекло, он меняет направление. При отрицательной рефракции световой луч преломляется в направлении, противоположном тому, какое бывает обычно.
С отрицательным преломлением можно совершить революцию в оптике, отмечает Ланкастерский университет. Среди прочего этот эффект можно было бы применить для создания совершенной линзы, способной фокусировать излучение и формировать изображения с идеальной точностью, или для разработки маскирующих устройств, способных сделать объекты невидимыми.
Однако до сих пор характеристики вспомогательных метаматериалов ограничивали возможности практического применения отрицательной рефракции. Теперь же физики продемонстрировали более простой способ менять направление преломления света на противоположное, без использования метаматериалов.
В публикации сказано, что эффект отрицательного преломления с помощью массивов атомов оказался не только качественным по своим характеристикам, но и устойчивым к дефектам атомной решетки. Ученые также показали, что его можно значительно усиливать.