Считалось невозможным: свет ведет себя не так, как предполагалось и это изменит технологии

Химики обнаружили, что кристаллы, которые идеально симметричны относительно центральной точки, могут реагировать на свет так, как будто они асимметричны. Это открытие может привести к созданию более чувствительных измерительных приборов, повысить безопасность передачи сигналов и даже обеспечить более яркие оптические дисплеи. Исследование опубликовано в журнале Science, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Симметрия имеет много форм. Наши тела имеют симметрию слева направо, но не сверху вниз. Центросимметрия представляет собой особенно высокий уровень симметрии, важный в кристаллографии.

Центросимметричные кристаллы симметричны во всех направлениях от своего центра. Если провести линию через центр, кристалл будет симметричен относительно него, независимо от того, вертикальна ли эта линия, горизонтальна или находится под любым углом.

Объект с такой симметрией должен одинаково реагировать на свет, идущий с одного направления. Если на объект воздействовать циркулярно поляризованным светом, то есть светом, который приближается по спирали, не должно иметь значения, поляризован ли свет по часовой стрелке или против часовой стрелки. По крайней мере, так думали ученые.

Тем не менее, каким-то образом, когда химики проверили это, они обнаружили, что направление поляризации имеет большое значение. Кристаллы селенита лития (Li2Co3(SeO3)4) поглощают больше света, поляризованного по часовой стрелке, чем против часовой стрелки, или наоборот, в зависимости от кристалла. Это открытие удивило ученых, ведь считалось, что это невозможно.

Ожидание того, что симметричные кристаллы должны вести себя симметрично, настолько логично, что большинство ученых считали пустой тратой времени его проверять. Но ученые, изучающие хиральность молекул, решили это сделать. Хиральные формы — это те, которые не могут быть идеально наложены поверх их зеркальных отображений.

Хиральность в молекулах — обычное явление, а иногда и очень важное. Многие молекулы бывают имеют правостороннюю и левостороннюю форму. Изучая их взаимодействие с хиральным светом, можно понять, какой тип молекулы у вас есть. Исследуя хиральность молекул, ученые задавались вопросом, насколько применима их работа к кристаллам. Их модели предполагали, что даже центросимметричные кристаллы могут проявлять очевидную хиральность.

По словам химиков, из-за высокой степени симметрии центросимметричный кристалл традиционно не должен проявлять хиральность, но оказалось, что физика в кристалле будет вести себя по-другому, и это было неожиданно.

С учетом того, что исследования в области информационных технологий все больше фокусируются на фотонах (частицах света), а не на электронах, дополнительный способ управления светом может иметь важные последствия. Это открытие может привести к созданию более чувствительных измерительных приборов, повысить безопасность передачи сигналов и даже обеспечить более яркие оптические дисплеи, считают ученые.

Как уже писал Фокус, физики обнаружили намек на существование неизвестной силы природы внутри атомов.