Необычный метаматериал преломляет свет в обратную сторону

Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) и Института теоретической физики имени Л. Д. Ландау РАН предложили структуру двумерного метаматериала, который необычно преломляет свет. Метаматериал представляет собой мирорешетку, состоящую из ячеек, которые в свою очередь собраны их микроскопических серебряных цилиндров радиусом около 100 нанометров и зазорами между цилиндрами 10 нм. По словам ученых, эта простая структура может работать в оптическом диапазоне, в отличие от более сложных аналогов, работающих в диапазоне микроволн.

Новый материал может преломлять свет в обратном направлении, что наглядно демонстрирует опыт со стаканом воды и стеклянной палочкой

Возможность существования метаматериалов с отрицательным преломлением была предсказана еще в 1970-х годах. Российским ученым удалось создать  простой двумерный метаматериал, который эффективно работает со светом с длиной волны 400-500 нм (фиолетовый, синий и голубой). Эффективность метаматериала составляет 80% для отражения света и 70% для преломления.

Работает метаматериал на основе эффекта плазмонного резонанса пар серебряных микроцилиндров. Свет вызывает колебания электронов в металле, в результате происходит переизлучение света с отрицательным преломлением.

Решетка двумерного метаматериала состоит из серебряных цилиндров нанометрового масштаба

Новый метаматериал может найти применения в миниатюрных оптических устройствах, прежде всего для сверхбыстрой оптической передачи и обработки информации.