Как поймать и удержать свет в пустоте: ученые раскрыли секрет Ми-полостей
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и Харбинского инженерного университета (Китай) раскрыли причину необычного поведения света внутри оптических микрополостей. Такие полости можно рассматривать как «лаборатории» для создания сильной связи между светом и веществом. Работа раскрывает потенциал этих полостей как полноценного инструмента для поляритонной физики.
В 2023 году немецкие ученые показали, как запирать свет в оптические микрополости, или Ми-полости. В этом случае они выполняют роль резонатора, в котором «хранится» световая волна. Физтехи с коллегами из Китая решили пойти дальше и узнать, что произойдет, если полости будут заполнены поглощающим материалом или если окружающая среда станет дисперсионной (с высоким показателем преломления). Работа опубликована в журнале Nanophotonics.
«Мы рассмотрели три случая: пустая полость в прозрачной среде, полость, заполненная резонансным материалом, и пустая полость внутри дисперсионного материала. Оказалось, что в последнем случае фотоны и экситоны образуют гибридные квазичастицы — поляритоны,— и время жизни света в полости может вырасти в разы», — рассказал Денис Баранов, заведующий лабораторией передовой нанофотоники и квантовых материалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
Поляритоны — это гибридные квазичастицы, которые возникают, когда фотон сильно связывается с возбуждением среды, например экситоном. В обычном резонаторе чем выше его добротность — то есть чем меньше он отдает световую энергию наружу, — тем дольше свет остается внутри. В Ми-полостях все оказалось наоборот, но по другой причине. Увеличение жизни фотона происходит не из-за особых свойств полости, а за счет его взаимодействия с экситоном из внешней среды. Экситон может существовать гораздо дольше, чем фотон, поэтому поляритон, образовавшийся в результате их сцепления, сохраняет долгое время жизни. Благодаря этому он может дольше находиться в Ми-полости. Исследователи получили аналитические формулы для добротности Ми-полостей и определили параметры возникновения сильной связи — того состояния, при котором энергия успевает переходить между веществом и светом быстрее, чем рассеивается.
Неожиданным открытием стало образование поляритонных зазоров — запрещенных зон, где свет не может распространяться. Они формируются в пустых Ми-полостях, окруженных поглощающей средой, и быстро растут с увеличением размеров полости. Такое явление может быть полезно для создания оптических ограничителей или переключателей.
«Мы показали, что Ми-полости могут одновременно решить две главные проблемы современной нанофотоники: высокие потери и сложность изготовления. Платформы на их основе позволят создавать сильносвязанные поляритонные системы без дорогих зеркал и наноплазмоники», — добавил Денис Баранов.
Технология получения Ми-полостей уже отработана: их вырезают в кремнии с помощью фокусированного ионного пучка. Это значит, что результаты работы могут быстро перейти из теории в эксперимент и далее — в реальные устройства нанофотоники, такие как сверхчувствительные биосенсоры, детекторы и элементы солнечных батарей.
Telegram 
Дзен 
VK Биологи впервые составили глобальную цифровую карту подземных микоризных сетей (грибных систем, связывающих корни растений) нашей планеты. Выяснилось, что общая протяженность этих невидимых нитей составляет около 110 квадриллионов километров — эквивалентно одной десятой части звездного диска Млечного Пути. Эти скрытые структуры играют фундаментальную роль в поддержании наземных экосистем и глобальной регуляции климата.
Биологи доказали, что способность млекопитающих восстанавливать утраченные конечности и их части не исчезла в ходе эволюции, а просто заблокирована на генетическом уровне. Во время экспериментов на животных авторы работы успешно вырастили заново кости, суставы, связки и сухожилия, которые обычно не восстанавливаются после ампутации.
С возрастом иммунные клетки постепенно теряют чувствительность к воспалительным сигналам, и этот процесс начинается уже в 30–40 лет, выяснили ученые Сеченовского Университета совместно с коллегами из НИИ фундаментальной и клинической иммунологии (Новосибирск). При этом в организме нарастает хроническое воспаление, создавая парадоксальную ситуацию: сигналы усиливаются, а реакция клеток на них ослабевает.
Биологи впервые составили глобальную цифровую карту подземных микоризных сетей (грибных систем, связывающих корни растений) нашей планеты. Выяснилось, что общая протяженность этих невидимых нитей составляет около 110 квадриллионов километров — эквивалентно одной десятой части звездного диска Млечного Пути. Эти скрытые структуры играют фундаментальную роль в поддержании наземных экосистем и глобальной регуляции климата.
Согласно американским СМИ, небольшая часть модуля МКС «Звезда» больше не будет использоваться космонавтами. Причиной якобы стала невозможность ликвидировать утечки воздуха в ней, несмотря на попытки, предпринятые «Роскосмосом» 5 июня 2026 года.
Биологи доказали, что способность млекопитающих восстанавливать утраченные конечности и их части не исчезла в ходе эволюции, а просто заблокирована на генетическом уровне. Во время экспериментов на животных авторы работы успешно вырастили заново кости, суставы, связки и сухожилия, которые обычно не восстанавливаются после ампутации.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно