Используя синтетическое магнитное поле, физики создали лазерный торнадо в миниатюрных структурах

Может ли свет вести себя как вихрь? Оказывается, может — и такие "оптические торнадо" были созданы в чрезвычайно малой структуре учеными с физического факультета Варшавского университета, Военно-технического университета и Института Паскаля CNRS при Университете Клермон-Овернь. Это открытие даёт перспективный путь для создания миниатюрных источников света со сложными структурами, потенциально позволяя в будущем разрабатывать более простые и масштабируемые фотонные устройства для таких применений, как оптическая связь и квантовые технологии. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Методом полевой микроскопии обнаружено фемтосекундное оптическое переключение в нанокристаллах оксида индия-олова размером 15 нм

Подобно тому, как антенна взаимодействует с радиоволнами, свет взаимодействует с металлическими наноструктурами. Поэтому понимание того, как структура влияет на колебания поля, дает ценные сведения о физических свойствах самой структуры. Международная исследовательская группа, в которую входят ученые из Института науки о свете им. Макса Планка (MPL), изучает изменения колебаний поля, происходящие при взаимодействии света с нанокристаллами оксида индия-олова (ITO). В рамках совместного исследовательского проекта с участием MPL и Политехнического университета Турина ученые использовали метод разрешения поля впервые для изучения взаимодействия света (в виде коротких лазерных импульсов) с нанокристаллами ITO. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Science.

Волоконно-оптическая схема позволяет сжимать импульсы среднего инфракрасного диапазона до 187 фемтосекунд, используя всего 80 ватт

Сверхкороткие импульсы среднеинфракрасного (средне-ИК) лазера необходимы для таких применений, как молекулярная спектроскопия, нелинейная микроскопия и биомедицинская визуализация, но их генерация часто требует сложных и энергоемких систем, которые трудно реализовать вне специализированных лабораторий. Эти системы обычно требуют высокой мощности накачки, сложных оптических схем и точной юстировки. В статье, опубликованной в журнале IEEE Journal of Quantum Electronics, группа учёных из университета SASTRA в Танджавуре сообщает о компактном волоконно-оптическом методе генерации чистых сверхкоротких импульсов среднего ИК-диапазона при значительно сниженной входной мощности. Работа демонстрирует, что высококачественное сжатие импульсов может быть достигнуто с помощью фотонно-кристаллического волокна ZBLAN, легированного гольмием, интегрированного в нелинейное оптическое петлевое зеркало (NOLM), что предлагает более простую и энергоэффективную альтернативу традиционным системам.

С беспрецедентной точностью измерена ширина протона

На сегодняшний день квантовая электродинамика (КЭД) является наиболее успешной теоретической моделью для описания взаимодействия света и материи на фундаментальном уровне. Для того чтобы любая теория в физике оставалась жизнеспособной, её предсказания должны быть подтверждены реальными экспериментами. Один из таких тестов включает измерение ширины протона, или "радиуса заряда". Немецкие физики провели самое точное на сегодняшний день измерение ширины протона. Изучив ранее неисследованный энергетический переход в атоме водорода, Лотар Майзенбахер и его коллеги из Института квантовой оптики им. Макса Планка показали, что Стандартная модель продолжает выдерживать чрезвычайно строгую проверку, оставляя еще меньше места для конкурирующих теорий понимания поведения Вселенной. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Новые эксперименты показывают, что ядро Земли содержит количество водорода, эквивалентное объему 45 океанов

Ядро Земли состоит в основном из железа, но его плотность недостаточно высока, чтобы оно было чистым железом, а это значит, что в ядре также присутствуют более легкие элементы. В частности, предполагается, что оно является крупным резервуаром водорода. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, подтверждает эту идею, поскольку результаты показывают, что ядро содержит количество водорода, эквивалентное 45 океанам. Эти результаты ставят под сомнение идею о том, что большая часть воды на Земле была доставлена кометами на ранних этапах эволюции планеты.

Первая демонстрация структурированного эффекта Монтгомери в свободном пространстве

Исследователи из лаборатории Федерико Капассо, профессора прикладной физики имени Роберта Л. Уоллеса и старшего научного сотрудника имени Винтона Хейса в области электротехники, сообщают в журнале Optica о первой экспериментальной демонстрации малоизвестного эффекта Монтгомери, при котором когерентный луч света, казалось бы, исчезает, а затем резко перефокусируется снова и снова в свободном пространстве на идеально заданных расстояниях. Это безлинзовое, повторяющееся формирование светового рисунка может заложить основу для мощных новых инструментов во многих областях, включая микроскопию, сенсорику и квантовые вычисления.

С помощью квантово-механических эффектов впервые удалось провести оптические измерения с атомным разрешением

Учёные из Регенсбурга и Бирмингема преодолели фундаментальное ограничение оптической микроскопии. С помощью квантово-механических эффектов им впервые удалось провести оптические измерения с атомным разрешением. Невероятное разрешение достигается за счет приближения острого металлического наконечника к поверхности исследуемого материала на чрезвычайно близкое расстояние — зазор меньше размера одного атома. Система освещается лазером непрерывного излучения, «сжимающим» инфракрасный свет в крошечный зазор и концентрирующим его на вершине наконечника. Такое ограничение света позволяет обойти дифракционный предел и обеспечивает пространственное разрешение порядка радиуса кривизны вершины наконечника — обычно около 10 нанометров. Результаты их работы опубликованы в журнале Nano Letters.

Сверхбыстрые световые переключатели для быстрого оптического управления используют атомарно тонкие полупроводники

В поисках материала, отражательные свойства которого можно было бы изменять или "переключать" в течение нескольких фемтосекунд с помощью сильно сфокусированного лазерного луча, учёные использовали сверхтонкую серебряную "матрицу нанощелей", на поверхности которой выточили сетку параллельных канавок шириной и глубиной приблизительно 45 нанометров. Затем нанесли на поверхность этой структуры монослой полупроводникового кристалла дисульфида вольфрама толщиной всего в три атома. Таким образом была получена наноструктура, состоящая из серебра и атомарно тонкого полупроводникового слоя, которую можно превратить в сверхбыстрое переключающее зеркальное устройство, что может функционировать как оптический транзистор со скоростью переключения примерно в 10 000 раз выше, чем у электронного аналога. Работа была опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Электрически накачиваемые сверхъяркие запутанные фотоны на чипе

Учёные из Китайского университета науки и технологий, Цзинаньского института квантовых технологий, Института полупроводников Китайской академии наук и других институтов разработали новый фотонный чип с интегрированной системой генерации запутанных фотонов, способный генерировать запутанные фотоны с помощью лазера, работающего от электрического тока. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. 

Первое наблюдение динамической магнитохиральной нестабильности в твердотельном материале

Исследователи из Инженерного колледжа Грейнджера при Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн сообщили о первом наблюдении динамической магнитохиральной нестабильности в твердотельном материале. Их результаты, опубликованные в журнале Nature Physics, объединяют идеи ядерной физики и физики высоких энергий с материаловедением и физикой конденсированных сред. В работе приводится попытка объяснить, как взаимодействие между симметрией и магнетизмом может усиливать электромагнитные волны.