Ученые из Гарварда научились управлять движением своеобразных фотонных «кильватерных волн», которые возникают в тех случаях, когда световые волны «нарушают» предел скорости света для той материи, через которую они движутся, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.

Еще в 1934 году Павел Черенков и Сергей Вавилов заметили, экспериментируя с гамма-излучением, что

его попадание в жидкость вызывает в ней слабое, но хорошо заметное свечение благодаря тому, что гамма-лучи выбивают электроны и разгоняют их до скоростей, превышающих скорость света в воде.

Данное явление, носящее название «излучение Черенкова» в зарубежной литературе, используется учеными для обнаружения молекул белков, поиска элементарных частиц и оценки мощности ядерных реакторов, однако напрямую, для изготовления различных наноприборов и источников света, его пока не удавалось «приручить».

Группа физиков из Гардвардского университета под руководством Федерико Капассо (Federico Capasso) сделала первый шаг в сторону манипуляций излучением Черенкова, создав особое нано-устройство из кусочков золота и золотой фольги.

Тонкие полоски из некоторых металлов — к примеру, медь, золото или серебро — способны поглощать видимый свет и передавать его дальше в виде тепла, других форм электромагнитного излучения и опять же света. Это объясняется тем, что на поверхности металла возникают так называемые плазмоны — коллективные колебания электронов, способные поглощать и испускать энергию в виде световых волн.

Капассо и его коллеги создали крайне необычный «одномерный» плазмонный резонатор, электроны в котором движутся быстрее, чем скорость света внутри и на поверхности металлов.

Благодаря этому возникает своеобразный кильватерный след из фотонов излучения Черенкова, которые выбрасываются «тормозящими» электронами.

Сила, «густота» этого излучения, его направление и прочие физические параметры не случайны, и их можно контролировать, управляя углом падения света на фольгу, его поляризацией и тем, как расположены прорези и кусочки золота на ее поверхности.

Все это позволяет очень гибко контролировать то, куда пойдет «кильватер» световой волны, что дает физикам и инженерам возможность создать целый класс световых наноприборов.

По словам Капассо и его коллег,

их изобретение может послужить основой для головизоров, световых компьютеров, линз, направляющих свет в определенном направлении, и прочих футуристических приборов.