«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
IX Международная школа-конференция молодых атомщиков Сибири - ИЦАЭ 18 октября в рамках IX Международной школы-конференции молодых атомщиков Сибири Информационный центр по атомной энергии Томска провел заседание секции для школьников «Ядерные технологии – шаг в будущее».
20.10.2018
Томский и новгородский губернаторы высоко оценили сотрудничество между регионами - Губернатор Вчера вечером, 18 октября, губернатор Томской области Сергей Жвачкин и губернатор Новгородской области Андрей Никитин подвели итоги Дней Томской области в регионе на совещании, прошедшем в Новгородском кремле.
19.10.2018
В Великом Новгороде начались Дни Томской области. Поездка делегации Томской области 17 октября под руководством губернатора Сергея Жвачкина стала продолжением сотрудничества томичей с новгородцами.
19.10.2018
 
13.10.2018 г. в Москве состоялся VI ежегодный психиатрический форум «Вопросы современной психиатрии, наркологии и психотерапии: от клиники к лечению».
19.10.2018
18 выпускников-фельдшеров медколледжа трудоустроились на томскую «скорую» - Здравоохранение С начала 2018 года на станцию скорой медицинской помощи трудоустроилось 57 фельдшеров, из них 18 студентов-выпускников пришли работать сразу после окончания медицинского колледжа.
19.10.2018
IX Международная школа-конференция молодых атомщиков Сибири - ИЦАЭ 18 октября в рамках IX Международной школы-конференции молодых атомщиков Сибири Информационный центр по атомной энергии Томска провел заседание секции для школьников «Ядерные технологии – шаг в будущее».
20.10.2018 ИЦАЭ
Вчера вечером, 18 октября, губернатор Томской области Сергей Жвачкин и губернатор Новгородской области Андрей Никитин подвели итоги Дней Томской области в регионе на совещании, прошедшем в Новгородском кремле.
19.10.2018 Администрация Томской области
В Великом Новгороде начались Дни Томской области. Поездка делегации Томской области 17 октября под руководством губернатора Сергея Жвачкина стала продолжением сотрудничества томичей с новгородцами.
19.10.2018 Красное знамя
Ответ на этот вопрос искали 30 студентов и молодых специалистов ТГАСУ на воркшопе «Новые материалы и технологии в обновлении зданий», который прошел  в рамках Форума новых решений U-NOVUS2018.
15.10.2018 Томская неделя
В Центральном Доме художника в Москве томские лицеисты представили 200 своих работ.
15.10.2018 Красное знамя
В дежурную часть ОМВД России по Октябрьскому району города Томска поступило сообщение от местного жителя о краже имущества их гаража,  расположенного в районе улицы Черных.
20.10.2018 УМВД Томской области
Выражаем самые искренние и глубокие соболезнования родным и близким погибших при взрыве в Керченском политехническом колледже.
18.10.2018 Томская неделя
Фото1 - Томская неделя Зрители обсудили спектакль «Имажинарий мистера О. Генри» 19 сентября в Томском театра драмы состоялось открытое обсуждение спектакля «Имажинарий мистера О. Генри».
19.10.2018 Томская неделя
Молодые лидеры–2018 - Дума ЗАТО Северск В минувшую среду в школе № 76 завершился муниципальный этап областного конкурса «Молодые лидеры России».
19.10.2018 Дума ЗАТО Северск
«Театр должен быть домом, и чтобы на сцену выходили братья» Григорий Козлов В Томске в рамках проекта «Большие гастроли» побывал театр «Мастерская» Григория Козлова из Санкт-Петербурга.
08.10.2018 Томская неделя
Жизнь провинциального французского городка очень предсказуема, но краб с лимоном, которых забыл купить к праздничному столу главный герой, круто поменяли обычное течение событий.
10.10.2018 Красное знамя
Каждое лето бываю на своей малой родине – Нарыме. Прежде жил здесь подолгу, в последние годы задерживаюсь не более недели.
08.10.2018 Красное знамя
"Томь" сыграла вничью с "Авангардом" - ГТРК Томск Матч между клубами "Томь" и "Авангарда" прошел накануне в рамках 17-го тура Олимп-Первенства России по футболу среди команд клубов ФНЛ 2018–2019 годов.
21.10.2018 ГТРК Томск
Скандальные футболисты устроили две драки в центре Москвы В понедельник, 8 октября, форвард «Зенита» Александр Кокорин и полузащитник «Краснодара» Павел Мамаев с помпой отметили 10-летний юбилей своей дружбы.
12.10.2018 Томская неделя
№79/12.10.2018 Наталия КУЗЬМИНА 5 и 6 октября в с. Кожевниково прошел Кубок Томской области по полиатлону в спортивной дисциплине «летнее троеборье».
12.10.2018 Томское Предместье
№79/12.10.2018 Я.Б. Прохорова 6 октября в спорткомплексе п. Молодёжный состоялся окружной товарищеский турнир по футболу команд младшего состава.
12.10.2018 Томское Предместье
"Томь" сыграла вничью с "Авангардом" - ГТРК Томск Матч между клубами "Томь" и "Авангарда" прошел накануне в рамках 17-го тура Олимп-Первенства России по футболу среди команд клубов ФНЛ 2018–2019 годов.
21.10.2018 ГТРК Томск