Odkrycie to jest dziełem międzynarodowego zespołu badawczego, który skupił się na zjawisku ujemnego załamania światła. W normalnych warunkach promień świetlny po przejściu przez granicę dwóch ośrodków ugina się w określonym kierunku. W przypadku tzw. ujemnej refrakcji światło załamuje się po “niewłaściwej” stronie normalnej do powierzchni. Wygląda to trochę tak, jakby prawa optyki zostały odwrócone.
Czytaj też: Kot Schrödingera doczekał się rodziny. Fizycy mówią, że to coś więcej, niż tylko ciekawostka
I nie mówimy wyłącznie o ciekawostce bez konkretnych zastosowań, ponieważ fizycy mówią o możliwości projektowania urządzeń optycznych o właściwościach niedostępnych dla klasycznych materiałów. Do tej pory podobne efekty uzyskiwali głównie przy użyciu skomplikowanych metamateriałów, czyli sztucznie projektowanych struktur o mikroskopijnej architekturze. Ich produkcja jest jednak kosztowna i trudna do skalowania. Nowo odkryty kryształ może zmienić tę sytuację, ponieważ niezwykłe właściwości wynikają bezpośrednio z jego naturalnej struktury atomowej.
Co więcej, wykazuje ekstremalną anizotropię optyczną, co oznacza, iż światło zachowuje się w nim zupełnie inaczej w zależności od kierunku propagacji. Naukowcy określają go mianem optycznego kameleona. W jednym ustawieniu zachowuje się podobnie do metalu, skutecznie odbijając światło. Po obróceniu kryształu jego właściwości zmieniają się i zaczyna przypominać przezroczyste szkło. Ta niezwykła cecha pozwala bardzo precyzyjnie kontrolować trajektorię promieni świetlnych bez konieczności stosowania dodatkowych elementów optycznych.
Szczególnie imponujące okazały się pomiary zdolności kryształu do zmiany kierunku rozchodzenia się światła. Badacze zmierzyli jedne z najwyższych wartości dwójłomności i manipulacji falami elektromagnetycznymi, jakie kiedykolwiek widzieli w naturalnym materiale. Oznacza to możliwość sterowania światłem przy użyciu warstw o grubości wielokrotnie mniejszej od ludzkiego włosa.
A co z praktycznymi zastosowaniami? Już teraz mówi się chociażby o tworzeniu supersoczewek zdolnych do obrazowania obiektów mniejszych niż ograniczenia klasycznej optyki. W grę wchodzi też wdrożenie w miniaturowych układach fotonicznych, gdzie światło zastępowałoby elektrony jako nośnik informacji. Takie rozwiązania mogłyby znacząco zwiększyć szybkość działania przyszłych procesorów i systemów komunikacyjnych.
Nowy materiał może również odegrać ważną rolę w rozwoju rozszerzonej rzeczywistości. Jego właściwości pozwolą projektować ultracienkie wyświetlacze dla okularów AR, inteligentnych soczewek kontaktowych czy zaawansowanych systemów optycznych wykorzystywanych w elektronice użytkowej. Obecnie wiele takich urządzeń wymaga stosowania licznych warstw optycznych, które zwiększają rozmiary i masę sprzętu. Zastosowanie kryształu o wyjątkowych właściwościach mogłoby znacząco uprościć konstrukcję tych systemów.
Źródło: Nano Letters
