Физики из Наньянского технологического университета в Сингапуре разработали простой способ создавать оптические скирмионы – сложные вихреподобные структуры в световом поле. Для этого они воспроизвели классический эксперимент XIX века, направив лазерный луч на небольшой круглый диск. Ранее для получения таких структур требовались дорогие и сложные в изготовлении метаматериалы.
Оптические скирмионы считаются перспективной основой для технологий хранения и обработки данных нового поколения. Это стабильные наноразмерные образования, в которых можно кодировать информацию. Новый метод делает их исследование более доступным и открывает возможности для изучения их свойств.
В основе открытия лежит явление, известное как пятно Пуассона (или пятно Араго). Оно возникает в центре тени от круглого непрозрачного объекта, если на него падает когерентный свет, например от лазера. В начале XIX века наблюдение этого пятна стало одним из решающих доказательств волновой природы света и подтвердило, что свет способен огибать препятствия.
Учёные обнаружили, что их установка позволяет одновременно формировать сразу четыре типа топологических структур: спиновые и стоксовы скирмионы, а также скирмионы электрического и магнитного полей. Это даёт уникальную возможность в рамках одного эксперимента сравнивать, как разные типы скирмионов образуются, взаимодействуют и эволюционируют.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Optica, могут ускорить разработки в области фотоники, материаловедения и оптических вычислений. Как пояснил руководитель группы, доцент Шэнь Ицзе, упрощённый подход снимает технические барьеры для лабораторий по всему миру и поможет глубже понять фундаментальные свойства света. Управляя параметрами светового поля, исследователи надеются научиться точно контролировать размер, форму и поведение скирмионов.
