Фото: Nano Letters.
Открытие может помочь в области вычислений и оптической связи.
Ранее ученые уже установили, что свет можно замедлить в определенных случаях, но новое исследование демонстрирует один из самых эффективных методов.
Эксперты из Университета Гуанси и Китайской академии наук в Китае, стоящие за этим прорывом, говорят, что их метод может принести пользу вычислениям и оптической связи.
Свет, проносящийся сквозь пустоту космоса, движется с одной и только одной скоростью – 299 792 километра в секунду. Однако если вы «набросите» на его путь кучу электромагнитных полей, например тех, которые окружают обычную материю, скорость начнет замедляться.
Большинство прозрачных материалов замедляют свет, но совсем немного. Именно изменения скорости заставляют свет искривляться при переходе из одной среды в другую. Но чтобы действительно затормозить свет, по словам исследователей, нужны специальные материалы, такие как фотонные кристаллы или сверхохлажденные квантовые газы.
«Мы полагаем, что наша работа открывает совершенно новое направление для реализации сверхсильных взаимодействий света и материи в нанофотонных чипах», – пишут исследователи.
Новый метод основан на так называемой электромагнитно-индуцированной прозрачности (EIT), которая использует свойство лазера для того, чтобы манипулировать электронами внутри газа, хранящегося в вакууме, по сути, превращая его из непрозрачного в прозрачный.
Это означает, что лазерный свет может проходить сквозь газ, но из-за того, как им манипулируют, он также замедляется. Такой подход также означает, что по пути теряется много света и энергии. Чтобы уменьшить эти потери и повысить эффективность всего метода, исследователи взяли на вооружение некоторые принципы EIT по управлению светом и разработали новый материал, замедляющий свет.
Материал представляет собой своего рода метаповерхность – синтетическую двумерную структуру с уникальными свойствами, не похожую ни на одну из природных. Метаповерхности, разработанные командой, были сделаны из очень тонких слоев кремния – как современные компьютерные чипы – и оказались намного лучше существующих вариантов в удержании и выделении энергии (в данном случае, из света).
Согласно результатам, полученным исследователями, в этой системе свет может замедляться более чем в 10 000 раз. При этом потери света сокращаются более чем в пять раз по сравнению с другими методами.