Istraživači sa Harvarda predstavili su novi tip optičkog vortex snopa svetlosti. Ovaj snop ne samo da se uvija dok putuje, već i menja oblik na različitim mestima. Njihovo istraživanje može imati značajne primene u manipulaciji malim česticama.
Istraživači su koristili klasičnu mehaniku da nazovu svoj svetlosni vortex „optical rotatum“, opisujući kako se obrtni moment svetlosti postepeno menja. U Njutnovoj fizici, „rotatum“ predstavlja brzinu promene obrtne sile na objektu tokom vremena.
Optički rotatum je stvoren u laboratoriji Federika Kapasa, profesora primenjene fizike na SEAS-u. „Ovo je novo ponašanje svetlosti koje se sastoji od optičkog vortexa koji se širi kroz prostor i menja na neobične načine,“ rekao je Kapaso. „Potencijalno je korisno za manipulaciju malim materijama.“ Istraživanje je objavljeno u časopisu Science Advances.
Istraživači su otkrili da njihov snop svetlosti koji nosi orbitalni kutni moment raste u matematički prepoznatljivom obrascu koji se može naći u prirodi. Njihov optički rotatum se širi u logaritamskoj spirali, koja se može videti u školjkama nautilusa, semenkama suncokreta i granama drveća.
„To je bio jedan od neočekivanih vrhunaca ovog istraživanja,“ rekao je prvi autor Ahmed Dorrah, bivši istraživač u Kapasovom laboratoriju, sada asistent na Tehnološkom univerzitetu u Eindhovenu. „Nadam se da ćemo inspirisati druge stručnjake u primenjenoj matematici da dalje prouče ove svetlosne obrasce i steknu jedinstvene uvide u njihov univerzalni potpis.“
Istraživanje se oslanja na prethodni rad u kojem je tim koristio metasurface, tanku sočivu sa nanostrukturama, da stvori svetlosni snop sa kontrolisanom polarizacijom i orbitalnim kutnim momentom. Sada su uveli još jednu stepenicu slobode u svetlost, omogućavajući promenu njenog prostornog obrtnog momenta dok se širi.
„Pokazujemo još veću svestranost kontrole, i možemo to raditi kontinuirano,“ rekao je Alfonso Palmieri, student u Kapasovom laboratoriju i koautor ovog istraživanja.
Potencijalne primene ovog egzotičnog snopa svetlosti uključuju kontrolu veoma malih čestica, kao što su kolloidne čestice u suspenziji, uvodeći novu vrstu sile u skladu sa neobičnim obrtnim momentom svetlosti. Takođe bi mogao omogućiti precizne optičke pincete za mikro-manipulaciju malih objekata.
Dok su drugi demonstrirali svetlost koja menja obrtni moment koristeći lasere visoke snage, Harvardov tim je to postigao sa jednim tekućim kristalnim displejom i snopom niske intenzivnosti. Pokazivanjem da mogu stvoriti rotatum u industrijski kompatibilnom, integrisanom uređaju, barijera za ulazak njihove tehnologije u stvarnost je znatno niža nego kod prethodnih demonstracija.
