Российские ученые совместно с иностранными коллегами нашли простой способ создания из фотонной струи фотонного крючка. Для этого они частично перекрыли струю металлическим экраном. Исследование опубликовано в журнале Optics Letters.

Фотонная струя представляет собой электромагнитную волну, сфокусированную у поверхности микросферы из кварцевого стекла, которая сама находится в фокусе линзы. Она привлекает внимание ученых за счет своего необычного размера, который меньше дифракционного предела — минимального размера, получаемого с помощью электромагнитного излучения. Благодаря этой особенности фотонной струи, например, был создан наноскоп, который позволил рассмотреть объекты размером в 50 нанометров, что было невозможно с помощью традиционных оптических микроскопов.

Ученые из Томского политехнического университета совместно с зарубежными коллегами разработали новый тип искривленного светового луча на основе фотонной струи — фотонный крючок. Его получать значительно проще, чем известные аналоги. Для этого нужна лишь микрочастица определенной формы, через которую свет проходит и искривляется. Так получается фотонная струя, но если часть частицы перекрыть специальным экраном, то получится уже фотонный крючок.

Фотонный крючок, например, позволяет перемещать наночастицы под действием давления света, огибать барьер, переносить их через него. Это делает его перспективным инструментом для биологии, медицины, производства микросхем, создания новых материалов, где необходимо управлять клетками.

«Для получения фотонной струи и фотонного крючка используются микрочастицы из диэлектрического материала, например стекла. До сих пор считалось, что для этого нужны частицы разной формы. Для фотонной струи симметричные, для крючка — несимметричные. Однако оказалось, что это совсем не так. Мы провели моделирование и ряд экспериментов, которые показали, что в обоих случаях можно использовать симметричные частицы. Для этого мы немного перекрыли частицу экраном из металла. Экран микроразмера может быть из любого металла, но в экспериментах мы использовали алюминий», — говорит руководитель проекта, профессор отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин.

По словам ученых, возможно соединить фотонную струю и крючок в одном устройстве. Например, с помощью первого можно как бы захватывать и притягивать наночастицы, а если подставить экран, то луч искривится и частицы можно будет переместить.