Оптический эффект создается с помощью разработанного
учеными уникального материала, чьи свойства основаны на взаимодействии атомов вещества с лазерным лучом.
В основе нового метода лежит революционное открытие, которое противоречит теории
Эйнштейна о том, что для усиления света необходимо создать инверсную заселенность ядерных уровней в материале активной среды
лазера (в
твердотельных лазерах это кристаллы или стекла сложного состава).
Физики давно предсказывали, что свет может усиливаться не только за счет механизма инверсной заселенности, но и в результате интерференции с волновыми колебаниями атомов. Ранее ученым уже удавалось продемонстрировать этот эффект в газообразных веществах.
Чтобы вызвать подобный эффект в твердых телах, профессор Крис Филлипс (Chris Phillips) из Империал-колледжа вместе с коллегами создал «искусственные атомы» кристаллы с особой структурой, длиною всего несколько нанометров. Свет, направленный на такие кристаллы, «запутывается» в них на молекулярном уровне, вместо того, чтобы поглощаться. В результате материал становится прозрачным.
Молекулы полученного прозрачного материала наполовину состоят из материи, наполовину из света. Это позволяет усиливать свет без использования механизма инверсной заселенности, что впервые наблюдается в твердых телах.
«Этот „рентгеновский“ эффект основан на свойстве материи, которое обычно игнорируется исследователями: движение электронов в твердых телах носит волновой характер. Мы всего лишь научились управлять движением этих волн, комментирует проф. Филлипс.
Полученные результаты открывают невероятные перспективы для исследователей. В настоящее время новый оптический эффект удалось получить только в специальных лабораторных условиях, но в будущем его можно будет широко применять для разработки новейших технологических решений».
Ученые также обнаружили, что когда свет проходит через новый материал, его можно замедлить или даже совсем остановить, «сохранив» в материале. Проф. Филлипс полагает, что это свойство в будущем может быть использовано для создания безопасных информационных сетей.
«Когда информация передается по
волоконно-оптическим линиям связи, для ее получения мы вынуждены проводить ряд преобразований сигналов, нарушающих их первоначальную форму, поясняет проф. Филлипс. Новая технология позволит получать световые сигналы по сети без подобных искажений. Таким образом, если информация дойдет к получателю „вскрытой“, это сразу станет заметно».