«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
Студентка ТГАСУ – командир томского отряда на зимней стройке «Мирный атом – ЛАЭС» - ТГАСУ Анна Богданова, магистрант ТГАСУ, боец ССО «Союз», инженер ВШ ССО, стала командиром сводного студенческого строительного отряда «Регион 70» на Межрегиональной студенческой стройке «Мирный атом – ЛАЭС».
22.01.2019
 
Радиофизики создают систему ранней диагностики рака молочной железы - ТГУ Радиофизики ТГУ разрабатывают устройство, которое будет способно на ранней стадии выявлять рак молочной железы, а также проводить неинвазивную диагностику крови и заболеваний внутренних органов с помощью радиоволн.
21.01.2019 ТГУ
SIBINFO – 2019: в ТУСУРе молодые специалисты представят решения актуальных проблем в сфере информационной безопасности - ТУСУР В Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники открыт приём заявок на участие в XIX Всероссийском конкурсе по информационной безопасности SIBINFO, который состоится 18 апреля.
22.01.2019 ТУСУР
На торжественном заседании Ученого совета памятные награды вручены друзьям и партнерам вуза, внесшим крупные пожертвования для создания памятника основателям Томского университета – В.М.
28.12.2018 Красное знамя
Ректор ТУСУРа Александр Шелупанов и директор «Перспективы» Ирина Сахарова подписали документы, направленные на создание в школе образовательной цифровой среды и реализации непрерывной траектории образования.
24.12.2018 Красное знамя
По данным следствия, двое жителей села Парбиг, 19 и 29 лет, путем разбития окна проникли в дом к 87-летней односельчанке, где с применением насилия в отношении последней, открыто похитили денежные средства.
22.01.2019 УМВД Томской области
В конце декабря прошлого года областной суд вынес приговор в отношении жителя Колпашева Е. Он обвинялся в поджоге и причинении смерти трем землякам с особой жестокостью общеопасным способом,
21.01.2019 Красное знамя
№3/11.01.2019 По традиции, вот уже сколько лет подряд, сотрудники детского отделения больницы в селе Октябрьское своими силами и средствами устраивают для ребятишек, оказавшихся в стационаре на Новый год,
11.01.2019 Томское Предместье
№1-2/4.01.2019 Современный кинозал отрылся в Моряковском Затоне Почти 25 лет жители Моряковки ждали этого приятного момента.
11.01.2019 Томское Предместье
№1-2/4.01.2019 Любовь Лаврова: Шекспир писал, что мы живем в театре: «Весь мир театр, а люди в нем актеры».
11.01.2019 Томское Предместье
Image - Департамент по молодежной политике, физической культуре и спорту Томские фристайлисты приняли участие в Первенстве России и втором этапе Кубка страны по фристайлу, соревнования проходили в городе Чусовой Пермского края и городе Миасс Челябинской области.
22.01.2019 Департамент по молодежной политике, физической культуре и спорту
Женская команда Томской области завоевала "бронзу" на чемпионате Сибири по керлингу - Департамент по молодежной политике, физической культуре и спорту С 15 по 20 января 2019 года в Красноярске проходил Чемпионат Сибирского федерального округа по керлингу среди женских команд.
22.01.2019 Департамент по молодежной политике, физической культуре и спорту
Вакансия в региональном центре тестирования ВФСК ГТО - Департамент по молодежной политике, физической культуре и спорту Региональный центр тестирования по выполнению нормативов испытаний (тестов) Всероссийского физкультурно-спортивного комплекса "Готов к труду и обороне" (ГТО) сообщает о вакансии специалиста.
22.01.2019 Департамент по молодежной политике, физической культуре и спорту
№4-5/16.01.2019 12 января в ЗАТО Северск  состоялись чемпионат и первенство Томской области по лыжным гонкам памяти Валентины Крюковой.
16.01.2019 Томское Предместье
Всероссийские соревнования по фристайлу в дисциплинах «могул» и «парный могул» проходили в городе Чусовом в Пермском крае.
15.01.2019 Красное знамя
№3/11.01.2019 На лыжной базе «Янтарь» (ЗАТО Северск) в конце декабря 2018 года состоялись открытые региональные соревнования по лыжным гонкам «Олимпийские надежды».
11.01.2019 Томское Предместье
В течение 2018 года в рамках проекта «Местный Дом культуры» средства из федерального бюджета были направлены на развитие материально-технической базы 36 учреждений, работающих в 18 муниципалитетах Томской области.
22.01.2019 Администрация Томской области
Губернатор Томской области Сергей Жвачкин утвердил состав рабочей группы по строительству хирургического корпуса областного онкологического диспансера.
22.01.2019 Департамент общего образования
Губернатор Сергей Жвачкин обратился к IT -компаниям с предложением помочь транспортным службам разработать в общественном транспорте Томска систему безналичных расчетов за проезд.
21.01.2019 Департамент общего образования
Заместитель губернатора Томской области по промышленной политике Игорь Шатурный провел первое в 2019 году заседание проектного комитета по реализации национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги».
21.01.2019 Администрация Томской области