Ученые разработали инновационный метод генерации мощных "закрученных" вспышек ультрафиолета, используя лазерное взаимодействие с плазменными средами. Эти уникальные импульсы открывают путь к углубленному изучению электронной динамики в передовых материалах.
"Наша методика позволяет создавать нечто удивительное – ультрафиолетовые вихри. Они сочетают закрученный волновой фронт с экстремально короткой длительностью, всего несколько сотен аттосекунд. Это тот же временной масштаб, за который электрон совершает оборот вокруг ядра в атоме водорода", – пояснил профессор Сколтеха Сергей Рыкованов.
В отличие от обычного света, где электромагнитные поля ориентированы хаотично (например, солнечный свет), специальные устройства способны придать излучению упорядоченную структуру – поляризацию. Пропуская свет через определенные кристаллы или под воздействием магнитных полей, можно получить линейно или циркулярно поляризованные волны.
Поляризованный свет обладает уникальными свойствами взаимодействия с веществом. Это позволяет применять его в широком спектре практических задач: от высокоскоростной связи и 3D-дисплеев до медицинской визуализации и геологоразведки.
Генерация света
Исследователи во главе с Сергеем Рыковановым предложили принципиально новый подход. Они поняли, что можно рассчитывать поведение интенсивных лазеров и плазменных образований для создания сверхкоротких и мощных ультрафиолетовых вспышек с пространственной структурой воронки или спирали.
Новый принцип работы
Идея заключается в использовании концентрированной ионизированной плазмы в качестве динамического "зеркала". Это плазменное зеркало поглощает энергию падающего лазерного излучения и переизлучает её в форме серии невероятно коротких, поляризованных световых импульсов. Характеристики этих импульсов определяются колебаниями плазмы, вызванными лазером. Такой механизм можно адаптировать для генерации "закрученного" излучения и в других диапазонах спектра.
Решение сложной задачи
Хотя ранее предпринимались попытки сгенерировать "закрученный" ультрафиолет, эта задача оставалась чрезвычайно сложной. Расчеты ученых показали, что комбинация мощного оптического лазера и управляемого плазменного облака предлагает элегантное решение. Данный метод позволит получать интенсивные "закрученные" импульсы жесткого ультрафиолета, способные воздействовать непосредственно на атомы, приводя их во вращение.
Перспективы новой технологии
Помимо исследования атомной динамики, эти ультрафиолетовые импульсы дадут возможность детально изучить разницу в поведении хиральных органических молекул (зеркальных изомеров) и исследовать свойства инновационных магнитных материалов на принципиально новом уровне. Глобальная команда ученых активно готовится к экспериментальному воплощению этой прорывной методики.
Изображение: captainvector/Фотобанк RU.123.RF
Источник: scientificrussia.ru
