«Фотонный крючок»: ученые ТПУ вместе с коллегами получили новый тип искривленного светового луча

Фото: news.tpu.ru

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Великобритании, Израиля, Университета ИТМО и других российских вузов получили новый тип искусственно искривленного луча. В своих работах исследователи дали ему название «фотонный крючок». Ранее науке был известен лишь один тип искривленного луча — пучки Эйри. Полученный «крючок» может использоваться в микроскопии для получения изображений в сверхразрешении. Также ученые показали, что он может выполнять роль манипулятора для наночастиц и перемещать их. Последние результаты исследований ученых были опубликованы в журналах Optics Letters   (IF  3.416; Q1) и Scientific Reports   (IF  4.259; Q1).

Фото: vseznaika.org.

Задача рассеяния света на диэлектрических частицах — это задача с очень длинной историей. Аналитические выражения для рассеяния были получены Густавом Ми в 1908 году. Его теория предсказывает наличие двух внутренних фокусов внутри диэлектрической частицы. В 2004 году американские ученые опубликовали работу, в которой показали, что при определенных значениях размера частицы и показателя преломления внутренний фокус на теневой поверхности частицы сдвигается на ее границу. В этой области образуется сильно локализованное электромагнитное поле. Этот эффект они назвали «фотонная струя». У этой струи характерный поперечный размер — меньше дифракционного предела. Поэтому она может использоваться для получения сверхразрешения.

Также известны криволинейные пучки, так называемые пучки Эйри. В них свет распространяется по параболе. Однако, как отмечают ученые, получать эти пучки и использовать, в том числе в микроскопах, достаточно сложно.

«Ранее считалось, что других типов искривленных лучей, кроме пучков Эйри, не существует. Нам удалось получить новый тип криволинейного пучка света, также мы запатентовали принцип его создания на основе фотонной струи от диэлектрических частиц с нарушенной симметрией.

В нашей статье в “Optics Letters” мы описали свойства “фотонного крючка”. Для создания луча в экспериментах использовали кубические частицы с пристыкованной призмой. Когда излучение падает на торец частицы, на гранях и внутри частицы происходит дифракция. За счет разницы фазовых скоростей внутри и вблизи граней формируется сходящий волновой фронт, он фокусируется на выходе из частицы. А поскольку одна грань скошена, то волны между собой интерферируют, и область локализации получается кривой», — объясняет профессор отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин .

В статье для Scientific Reports ученые рассмотрели интересное применение фотонного крючка — он позволяет перемещать наночастицы под действием давления света, огибать барьер, переносить их через него.

«Это перспективное применение для биологии, медицины, создания новых материалов, где необходимо управлять клетками»,

— отмечает Игорь Минин. Моделирование таких процессов было проведено под руководством Александра Шалина (руководитель международной научной лаборатории «Нанооптомеханика» Университета ИТМО).

Добавим, исследования ведутся в коллаборации с учеными из Бангорского университета (Великобритания), Университета ИТМО, Томского государственного университета и Университета имени Бен-Гуриона (Израиль).

 
По теме
 
Прокуратура Кировского района г.Томска подвела итоги проверок исполнения законодательства в сфере организации летнего отдыха и занятости детей - Прокуратура Томской области На протяжении всего летнего периода прокуратура Кировского района г.Томска проводила проверки исполнения законодательства в сфере оздоровления и занятости детей.
20.08.2018
JPG Файл - УМВД Томской области В рамках проекта «Я в безопасности!» полицейские ОМВД России по Кожевниковскому району провели квест-игру по правилам дорожного движения в детском оздоровительном лагере «Сибиряк».
20.08.2018 УМВД Томской области
Прокуратура Кировского района г.Томска подвела итоги проверок исполнения законодательства в сфере организации летнего отдыха и занятости детей - Прокуратура Томской области На протяжении всего летнего периода прокуратура Кировского района г.Томска проводила проверки исполнения законодательства в сфере оздоровления и занятости детей.
20.08.2018 Прокуратура Томской области
В прошлом году бойцам студенческих стройотрядов доверяли лишь санитарную уборку территории  и ликвидацию несанкционированных свалок.
17.08.2018 Красное знамя
Опубликованы результаты Шанхайского предметного рейтинга университетов Global Ranking of Academic Subjects.
08.08.2018 Красное знамя
Над  столом Эмилии Васильевны Блиновой в домашнем  «рабочем уголке» —  картина «Любимый университет», а рядом — кафедральное древо под названием «Основательница вместе с народом».
07.08.2018 Красное знамя
JPG Файл - УМВД Томской области Сотрудниками ОМВД России по Кировскому району города Томска возбуждено уголовное дело по признакам преступления, предусмотренного частью 2 статьи 158 Уголовного кодекса Российской Федерации «Кража».
20.08.2018 УМВД Томской области
В Томске сотрудники полиции задержали подозреваемого в телефонном мошенничестве.
06.08.2018 Красное знамя
Томская филармония провела комплексный ремонт оркестровой ямы впервые с момента строительства здания Большого концертного зала (1986 г.).
17.08.2018 Красное знамя
Юбилей, бенефис, новая роль – вот поводы для того, чтобы написать портрет актрисы.
10.08.2018 Красное знамя
Губернатор Сергей Жвачкин выделил из фонда финансирования непредвиденных расходов 10,4 миллиона рублей для подготовки проектно-сметной документации на выполнение работ по сохранению объекта культурного наследия «Пассаж Второва».
08.08.2018 Красное знамя
Томские новости, Спорт, Спорт в Томске, Томь матч Армавир наши выиграли премьер-лига первенство России по футболу «Томь» обыграла «Армавир» - Томский обзор В минувшую субботу, 18 августа, в Томске на стадионе «Труд» прошел матч 7-го тура Первенства России по футболу в рамках которого «Томь» принимала ФК «Армавир», сообщается на сайте томского клуба .
20.08.2018 Томский обзор
Томская команда успешно выступила в финале VI Национального чемпионата «Молодые профессионалы (WorldSkills Russia)» и впервые за всю историю участия региона в движении привезла золото.
17.08.2018 Красное знамя
Рванув со старта и возглавив турнирную таблицу, томская команда теперь сполна ощутила на себе бремя лидерства.
15.08.2018 Красное знамя
На Воскресенской горе в торжественной обстановке были вручены награды победителям областного конкурса «Спортивная элита».
10.08.2018 Красное знамя
Депутатские приемы. Неделя с 20 августа по 24 августа - Единая Россия ВТОРНИК, 21 августа 14.00-17.00 —  Кулижский Сергей Павлинович, депутат Думы Города Томска СРЕДА, 22 августа  10.00-13.00 —  Щенова Светлана Ефимовна, депутат Думы Города Томска 14.00-17.00 —  Панов Сергей Юрьевич,
20.08.2018 Единая Россия
Томские новости, Образование и наука, ТГУ, студенты тгу тпу тгасу тутсур поступление в вуз бакалавриат специалитет Более 5300 человек стали студентами томских вузов - Томский обзор Для обучения по очной форме бакалавриата и специалитета на бюджетные места зачислено 1835 жителей Томской области, 2 213 жителей других регионов и 1327 граждан государств ближнего зарубежья, сообщает пресс-служба обладминистрации.
20.08.2018 Томский обзор
Структурное подразделение Тепловые сети АО «ТомскРТС» сообщает, что для завершения работ по реконструкции на участке тепломагистрали будет произведено отключение:
20.08.2018 Администрация г.Томск
В июле 2018 года специалистами Северного межрайонного отдела Управления Россельхознадзора по Томской области проведено 25 контрольно-надзорных мероприятий.
20.08.2018 Россельхознадзор Томской области