Американские ученые из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) разработали революционный вид структурированного света — «оптический ротатум», который не просто закручивается, как обычные оптические вихри, но и меняет свою форму в полёте с разной скоростью в разных участках. Исследование опубликовано в научном журнале Science Advances (SciAdv).
Название «ротатум» заимствовано из классической механики — оно описывает изменение крутящего момента во времени. В отличие от стандартных вихревых лучей, этот световой штопор эволюционирует по сложной спиральной траектории, напоминающей природные узоры: раковины наутилуса, расположение семян подсолнуха и даже последовательность Фибоначчи.
«Это совершенно новое поведение света. Он не просто движется по спирали, а непрерывно трансформируется, создавая уникальные силы, которые могут управлять микрочастицами», — объяснил профессор Федерико Капассо, руководивший исследованием.
Команда использовала метаповерхности — ультратонкие линзы с наноструктурами, — чтобы придать свету контролируемую поляризацию и орбитальный момент. Ключевым прорывом стало добавление возможности плавно менять пространственный крутящий момент луча по мере его распространения.
Примечательно, что эффект достигнут с помощью компактного жидкокристаллического дисплея и луча низкой интенсивности, что делает технологию доступнее громоздких лазерных установок.
По словам специалистов, тонкая настройка крутящего момента позволит перемещать коллоидные частицы и биологические образцы с беспрецедентной точностью, а простота конструкции ускорит внедрение в промышленность и лаборатории.
Исследователи надеются, что их работа вдохновит не только физиков, но и математиков на изучение универсальных закономерностей, связывающих световые вихри с природными феноменами.
