Jest miniaturowa, a przesuwa granice optyki. Naukowcy dokonali czegoś niebywałego

Zacznijmy od tego, że długość fali i kąt, pod którym rozchodzi się światło stanowią dwa podstawowe aspekty definiujące zachowanie światła. W związku z tym na potrzeby projektowania różnego rodzaju urządzeń optycznych bardzo przydatne jest kontrolowanie tych właściwości. 

Czytaj też: Chemia do poprawki! Ten związek uznawano za niemożliwy do wytworzenia

Problem polega na tym, iż w układach o powtarzalnych strukturach naturalny efekt dyspersji tworzy powiązanie między długością fali a kątem, co w praktyce oznacza, że regulacja kąta padania światła prowadzi do przesunięcia długości fali filtrującej urządzenia. Generuje to problemy z punktu widzenia inżynierów zajmujących się technologiami optycznymi.

Wśród konkretnych przykładów takich komplikacji wymienia się chociażby artefakty barwne w wyświetlaczach stosowanych na potrzeby rzeczywistości rozszerzonej, rozmycie w obrazowaniu szerokokątnym czy obniżoną dokładność danych spektralnych z fotodetektorów. 

Nanostruktura opracowana przez naukowców z Chin dostarczyła im nowych informacji na temat tego, jakie zasady rządzą optyką

Chińscy naukowcy uznali, że kierunkowość promieniowania modów optycznych powinna znaleźć się w centrum zainteresowania, jeśli chcieliby uporać się z tymi problemami. W toku swoich ostatnich działań zaprojektowali diagram fazowy przeznaczone do modyfikowania widm rezonansowych z wykorzystaniem kierunkowości promieniowania. Tym sposobem zidentyfikowali czynniki kluczowe dla złamania tzw. synchronizacji kątowo-długościowej.

Kolejny etap badań polegał na wytwarzaniu dwuwarstwowych metasiatek, co było wielkim wyzwaniem ze względu na konieczność  uzyskania płaskich, ultracienkich warstw oraz precyzyjnego bocznego odchylenia między warstwami. A mówimy przecież o działaniach prowadzonych w nanoskali, co dodatkowo komplikuje takie zadania. Na szczęście chińscy eksperci uporali się z tymi trudnościami. 

Czytaj też: Ani bozony, ani fermiony. Ta nieznana cząstka może wywrócić fizykę do góry nogami

Ostatecznie członkowie zespołu badawczego zaprezentowali wysokie odbicie występujące wyłącznie pod jednym kątem i przy jednej długości fali. Później przeprowadzili pomiary mikroskopii optycznej z rozdzielczością kątową i połączyli czasową teorię sprzężonych modów z technikami pomiaru polaryzacji krzyżowej. W ostatecznym rozrachunku autorzy wspomnianej publikacji wykonali obrazowanie o wysokim kontraście z zachowaniem selektywności przestrzennej i widmowej dla 0° i 1342 nm. Kolejnym krokiem będzie wykorzystanie tych dokonań w praktyce.