Разработана новая технология управления потоками света

Представьте себе устройство, которое в определенный момент становится прозрачным для света с определенными длинами волн и перестает быть прозрачным в последующий момент, реагируя, таким образом, на управляющие сигналы, подаваемые извне. Такой оптический ключ, без сомнения, может стать основой множества технологий в области оптики, электроники и других смежных с ними областях. А первый шаг к созданию такого универсального ключа сделали исследователи из Школы технических и прикладных наук университета Буффало.

Ключевым моментом данного достижения являются материалы с периодической структурой, материалы, имеющие структуру, состоящую из чередующихся в определенном порядке элементов. Любые кристаллические материалы входят в состав периодических материалов, множество из которых обладает уникальными оптическими свойствами, к примеру, свойством отражать свет строго определенных длин волн.

Ученые уже достаточно хорошо изучили некоторые виды периодических материалов. Было выведен так называемый закон Брэгга, при помощи которого можно рассчитать, какие длины волн пройдут сквозь определенный материал беспрепятственно, а какие будут заблокированы. Однако, результаты исследований, проведенных учеными, показали, что для реализации управления отражением света не обязательно требуется материал с четкой периодической структурой.

Подобные эффекты происходят и тогда, когда слой непериодического материала заключается внутри двух слоев периодических материалов. Такой "бутерброд" абсолютно прозрачен для света с определенными длинами волн и это свойство может быть легко изменено путем перемещения одного из слоев периодического материала. Более того, данный эффект касается не только света, он проявляется по отношению к электромагнитным волнам любого диапазона.

"Мы показали, что закон Брэгга описывает более широкий круг явлений, а не только взаимодействие света и материи. И в основе этого лежит так называемый спин-волновой резонанс, резонанс групповых колебаний спинов электронов" - рассказывает Виктор Погребняк (Victor Pogrebnyak), один из исследователей, - "Данное открытие предоставляет массу новых возможностей для областей фотоники, наноэлектроники, оптики, акустики и других областей, которые используют в своих целях волновые колебания различной природы".

Дальнейшие исследования спин-волнового резонанса позволят реализовать более точные методы управления потоками света и другого электромагнитного излучения, нежели могут обеспечить известные эффекты, описываемые законом Брэгга. И все это можно будет использовать на практике для создания новых типов оптических лазеров, быстродействующих электронных и оптических транзисторов и множества других вещей, которые смогут обеспечить дальнейшее развитие науки и техники.