Учёные поймали радугу 12.11.2009

Оказывается, поймать радугу всё-таки возможно. Это сделано впервые с помощью простых линз, пластины стекла и золота, но не из праздного любопытства: техника может быть использована для хранения информации в виде света и развития оптических вычислений и телекоммуникаций. Оптические устройства обещают быть быстродействующими и более эффективными, чем нынешняя электроника, однако сложность представляет необходимость конвертирования сигналов из оптического вида в электрический и обратно. «Замедление» света или локализация в некотором пространстве может разрешить проблему с прямой обработкой электромагнитных волн.

В 2007 г. Ортвин Хесс (Ortwin Hess) из Университета Сюррея (University of Surrey) в Гилфорде, Великобритания, вместе с коллегами предложил технологию заключения света в сужающемся волноводе, который является структурой, направляющей излучение по своей длине. В его состав входят метаматериалы. Идея заключается в том, что по мере сужения волновода компоненты света должны поочерёдно останавливаться во всё более узких точках, поскольку никакой компонент не может пройти через открытое пространство, меньшее его длины волны. Таким образом и получается «пойманная радуга». Многочисленные модели показывают, что подобные «конусообразные» волноводы должны действовать, но до сих пор их изготовление из метаматериалов остаётся неразрешимой задачей. Однако Вера Смолянинова (Vera Smolyaninova) из Таусонского университета (Towson University) в Балтиморе совместно с другими исследователями использовала выпуклую линзу, чтобы создать требуемую структуру волновода и локализовать радугу.

Учёные покрыли одну из сторон линзы диаметром 4,5 мм золотой плёнкой толщиной 30 нм и поместили её на плоскую стеклянную пластину, также покрытую плёнкой из благородного металла, позолоченной стороной вниз. Если посмотреть на эту систему сбоку, то воздушное пространство между изогнутой поверхностью линзы и пластиной постепенно становится меньше вплоть до нулевой толщины в точке, где линза касается стекла, – практически тот же сужающийся волновод. Когда учёные направили в него многоволновое лазерное излучение, внутри сформировалась радуга. Она имела вид серии цветных колец при рассматривании линзы сверху через микроскоп.

Зелёный свет с более короткой длиной волны оказался в точке пространства, слишком узкого для преодоления этим излучением. Красный свет с большей длиной волны был пойман в более широкой части волновода. Между ними расположились остальные цвета. По словам исследователей, тот факт, что столь комплексное явление удалось воспроизвести с помощью очень простой конфигурации, удивителен.

newscientist.com