Ученые из Венского технического университета (Австрия) и Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль) разработали ловушку для света — систему, которая позволяет полностью поглотить свет в тонкой пленке. Она может быть использована в фотовольтаических устройствах, а также в системах, регистрирующих световые сигналы из космоса.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Поглощать свет — тяжело, особенно если речь идет о тонком слое материала. В таком случае большая часть света проходит сквозь него. Чтобы улучшить поглощение света материалами, можно использовать систему из двух зеркал. Он будет отражаться от них, каждый раз проходя сквозь материал. Это повысит вероятность его поглощения. При этом одно из зеркал должно быть частично прозрачным, однако из-за этого часть света будет выходить из системы.

Ученые разработали похожий принцип, в котором используются волновые свойства света, а именно интерференция света. В установке авторов работы свет также падает на частично прозрачное зеркало. Он делится на два пучка: один проходит сквозь зеркало, второй — отражается. Первый проникает через слой поглощающего материала, а затем возвращается в зеркало с помощью другого зеркала и линз. Длина этого пути и положение оптических элементов должны быть подобраны так, чтобы этот прошедший пучок света и его отражения в итоге свели на нет отраженный пучок света. Они пересекаются между собой так, что свет как бы «блокируется» и оказывается заперт. В итоге свет может войти в систему, но не выйти из нее из-за суперпозиции отраженного света и прошедшего через нее света. Единственный возможный исход в этом случае — это полное поглощение света тонким слоем материала.

Исследователи отметили, что система должна быть тонко настроена для той длины волны света, с которой ведется работа. Кроме этого никаких ограничений на форму лазера или его интенсивность нет. Как показали эксперименты, на механизм не влияют ни колебания воздуха, ни температура. Благодаря этому система может быть использована во множестве сфер. Она перспективна в фотовольтаических устройствах, в технологии искусственного фотосинтеза. Кроме того, механизм может захватывать световые сигналы, которые искажаются при переходе сквозь атмосферу Земли. Также система может усиливать световые сигналы от слабых источников (например, от отдаленных звезд), передавая их детектору.

источник: InScience, фото: InScience