Оптический клей: Под давлением света
Еще в 1870-х Максвелл предсказал, что свет должен создавать легкое давление на любую поверхность, на которую он падает. Это было показано экспериментально уже в 1900-х, а сегодня явление используется в некоторых технологиях — скажем, солнечном парусе или лазерном нагревании/охлаждении. А работающие в Великобритании ученые предложили куда более амбициозный способ его применения.
Авторы теоретически описали, как между металлической или диэлектрической поверхностью и метаматериалом возникает намного более значительная — и интересная сила. Сложная микроструктура метаматериалов позволяет им особым образом взаимодействовать с фотонами падающего на них излучения. Происходящее при этом можно описывать в терминах возникающих на поверхностях метаматериала плазмонов — квазичастиц, «квантов колебания» свободного электронного газа.
И если — рассчитали ученые — структура метаматериала будет продумана таким образом, что плазмоны возникнут достаточно близко к поверхности другой среды — металла или диэлектрика — они будут взаимодействовать с ее электронами, входя с ними в колебательный резонанс и в результате буквально «приклеивая» метаматериал к поверхности.
Достаточную величину эта сила будет иметь лишь тогда, когда частота падающего на метаматериал излучения будет резонансной для колебаний плазмонов. Зато в этом случае эта близкодействующая сила окажется столь значительной, что с успехом сможет противостоять и гравитации. Фактически, получается «оптический клей», который можно «растворить» простым выключением света (или сменой длины его волны). Причем сильного исходного излучения вовсе не требуется.
Авторы наметили целый ряд интереснейших вариантов использования этой силы (помимо лазания по стенам, конечно) — например, можно покрыть подобным метаматериалом тонкую иглу для ювелирных манипуляций с наноразмерными объектами. Или тонко менять отражающую способность металлической поверхности. Дело за малым — проделать подобное не на бумаге, а хотя бы в лаборатории.
По публикации MIT Technology Review / Physics ArXiv Blog