Ученые из Токийского университета создали оптические структуры на основе формы, решающей математическую проблему Эйнштейна. При освещении лазером этот материал продемонстрировал уникальные свойства хиральной дифракции. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Долгие годы математики бились над задачей Эйнштейна, пытаясь найти единую геометрическую форму, способную замостить бесконечную плоскость узором, который никогда не повторяется. Решение было найдено только в 2023 году, а сама фигура получила название «шляпа Смита».
Теперь физики решили проверить, как поведут себя реальные материалы, структурированные по этому математическому принципу. С помощью электронно-лучевой литографии они нанесли наноразмерный рисунок из таких непериодических фигур на тонкую пленку из нитрида кремния.
При освещении готовой пленки направленным лазерным лучом исследователи обнаружили уникальные оптические эффекты, которые никогда ранее не наблюдались в классических квазикристаллических материалах.
Необычное поведение света
Свет, проходящий через структуру, формировал четкие узоры в виде вертушек. Это прямое доказательство того, что получившийся материал обладает свойствами хиральности, то есть в нем отсутствует зеркальная симметрия.
Дальнейшие тесты показали, что форма дифракции меняется в зависимости от поляризации и направления падающего света. Если саму структуру зеркально отразить при производстве, оптический отклик также зеркально меняется.
Такая связь квазипериодического порядка и управления светом открывает путь к созданию принципиально новых оптических приборов. В будущем подобные материалы помогут точнее управлять поляризацией и создавать передовые лазерные системы связи.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые нашли способ увеличить мощность лазерных систем в два раза.