Физики впервые смогли закрутить луч света в ленту Мебиуса

Европейские и американские физики создали "световой" аналог знаменитой ленты Мебиуса — математического объекта, обладающего одной поверхностью и одной гранью, что в перспективе можно использовать для производства экзотических метаматериалов и уникальных фильтров, пропускающих только определенные молекулы, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

Структуры наподобие ленты Мебиуса, которую проще всего изготовить из полосы бумаги, скрутив ее на 180 градусов и склеив концы, очень часто встречаются в природе, однако изготовлять их на молекулярном уровне искусственным путем до недавнего времени ученые не могли. В 2010 году им удалось решить эту проблему, использовав спираль ДНК в качестве основы для "листа" ленты Мебиуса.

Международный коллектив ученых с участием российских физиков под руководством Роберта Бойда (Robert Boyd) из университета Рочестера в Нью-Йорке (США) смог проделать этот трюк, используя одну из самых неподатливых для "сворачивания" форм материи — электромагнитное излучение в виде волн света. Им удалось свернуть луч лазера в ленту Мебиуса при помощи специального устройства, которое физики называют "q-пластиной".

Как объясняют исследователи, данный научный гаджет представляет собой особый оптический прибор на базе жидких кристаллов, который может произвольным образом управлять пространственной поляризацией света — тем, в какую сторону "закручены" его волны. Используя q-пластину, авторы статьи научились манипулировать тем, в какую сторону направлено электрическое поле в разных участках луча лазера, что позволило им "скрутить" его в световой аналог ленты Мебиуса.

Подобные световые ленты, по словам Бойда, имеют массу практических и научных применений. К примеру, их можно использовать для изготовления очень сложных линз и оптических приборов, чья поверхность будет экзотически взаимодействовать со светом. Помимо этого, оптические "ленты Мебиуса" могут помочь ученым создать фильтры, которые будут, как своеобразный "трафарет", пропускать только определенные виды молекул.