Исследовательская группа под руководством профессора Харальда Гиссена из университета Штутгарта (Германия) сумела создать так называемые скирмионные мешки из света — сложные структуры, которые можно сравнить с вихревыми «пузырями», встроенными друг в друга.
Скирмионы — это особые структуры в магнитных материалах, которые можно представить как крошечные вихри из атомных магнитов (или спинов). Они устойчивы и не распадаются, потому что их форма защищена законами физики.
Ученые изготовили тонкий слой золота с микроразметкой — двумя перекрученными шестиугольниками. Каждый из них создавал световое поле, в котором проявлялась структура скирмиона. Когда два таких поля накладывались друг на друга, получалась более сложная форма — скирмионный мешок: структура, содержащая несколько скирмионов внутри одного большого. Ключ к управлению этим феноменом — в точной настройке угла между двумя световыми полями. Исследователи смогли менять количество скирмионов, собранных в скирмионных мешках, регулируя степень, в которой световые поля были скручены относительно друг друга. Это значит, что теперь ученые могут целенаправленно формировать сложные световые структуры, которых не существует в природе.
Хотя эксперимент проводился на золотой поверхности, пока рано говорить о прикладных технологиях. Однако в будущем подобные структуры могут использоваться, например, в микроскопии. Современные оптические микроскопы ограничены длиной волны света и не могут различать объекты меньше определенного размера. Скирмионные световые поля потенциально могут обойти это ограничение, давая сверхвысокое разрешение.
Исследование объединяет фундаментальную физику и технологические перспективы. Пока это шаг в область базовых знаний, но в долгосрочной перспективе — путь к новому способу управления светом, способному открыть ранее недостижимые горизонты в науке и технологиях.
В статье эксперта Науки Mail можно узнать также о проблемах когерентного излучения и создании лазеров.
