Идеальное зеркало в MIT

Физики из Массачусетского Технологического Института создали первое идеальное зеркало.

Когда свет попадает на зеркало - или любой другой вид волны, в том числе акустические волны и простые волны на воде - свет отражается полностью, не искажаясь и сохраняя оригинальное изображение. Хотя это открытие в первую очередь большая новость для юзеров Instagram, эти совершенные зеркала также могут привести к прорывам в области солнечной энергии, лазеров, волоконно-оптических сетей, да и почти во всем, что связано с отражением или захватыванием света.

Обычные зеркала все работают по очень простому способу: они блокируют свет, звук и радиоволны, которые впоследствии не имеют никакого выбора, кроме как отразиться. Как вы можете себе представить, отражение никогда не бывает совершенно - некоторая энергия поглощается материалом, или рассеивается в разных направлениях. Для человека поправляющего прическу или макияж, это отсутствие совершенства не имеет значения, но, когда речь идет об отражении лазеров по сотне миль оптоволоконного провода или солнечных энергетических установок, эти крошечные несовершенства могут вызвать огромный спад эффективности.

Марин Солячич (Marin Soljačić) и его коллеги из группы фотоники и электромагнетизма Массачусетского Технологического Института наткнулись на открытие технологии идеального зеркала почти случайно. Команда изучала поведение фотонного кристалла - в этом случае, кремниевого пластина с наноструктурированными слоями нитрида кремния - в котором просверлили отверстия, образуя решетку. Эти отверстия настолько малы, что в них можно разместить только одну волну света. Под большинством углов, свет частично поглощается фотонным кристаллом, как они и ожидали - но с определенной длиной волны красного света, под углом 35 градусов, свет был отражен на 100 %. Каждый фотон, излученный красным источником света, был отлично отразился назад, в нужный угол, без поглощения или рассеяния.

Это явление новое и неизученное. Джон фон Нейман (John von Neumann), один из наиболее заметных эрудитов в истории, предположил подобное явление в 1929 году, но эксперимент никогда не был продемонстрирован на практике. Дуглас Стоун (Douglas Stone), профессор Йельского университета, который не был связан с работой, говорит, что эта практическая демонстрация "очень важна, потому что она представляет собой новый вид зеркала, которое, в принципе, имеет совершенную отражательную способность."


Полое фотонное оптическое волокно от компании DARPA

Есть тонна способов практического применения для этих зеркал, но исследователи MIT в настоящее время сосредоточены на изучении их собственного открытия. Новые явления, как только они досконально изучены и легко воспроизводятся, часто приводят новым, революционным применениям. В этом случае, наиболее очевидное применение это более мощные и эффективные лазеры, концентрированная солнечная энергия (с использованием идеальных зеркал, чтобы вскипятить воду), и более совершенная волоконная оптика.

Фотонные кристаллы с различными формами отверстий также будут иметь возможность отражать волны (акустические волны и радиоволны) с другими свойствами.

Источник: Идеальное зеркало в MIT