(c) Graphicstock

Posouvání mikroobjektu pomocí rotace fotonů

Částice nezůstává ve světelné pasti, ale má tendenci obíhat kolem ní po orbitě, jejíž poloměr se zvětšuje s rostoucím počtem fotonů.

Velkého úspěchu dosáhlo oddělení Mikrofotoniky Ústavu přístrojové techniky Akademie věd České republiky v Brně (ÚPT AV ČR), když přispělo dalšími cennými poznatky k tématu, za které byla před měsícem udělena Nobelova cena za fyziku. Práci brněnských vědců o použití fotonů s vlastní rotací nedávno zveřejnil prestižní časopis Nature Communications.

Každý, kdo někdy hrál tenis nebo fotbal, ví, že rotující míč létá po zcela nečekaných dráhách. Tato rotace kolem vlastní osy se v přírodě i laboratoři projevuje neočekávaným způsobem: koryta řek se stáčí díky rotaci Země, v medicíně například pomáhá rotace jader atomů při magnetické rezonanci odhalit nádory v mozku.
Podobně se mohou chovat i částice světla – fotony. Už mnoho let víme, že světlo působí znatelnou silou na velmi malé předměty (o průměru od desítek nanometrů po desetiny milimetru) a může je uvěznit ve světelné pasti. Tento princip „optické pinzety“ představil a hlavně v biologii úspěšně využil fyzik profesor Arthur Ashkin, který v loňském roce v prosinci, ve svých šestadevadesáti letech, získal polovinu Nobelovy ceny za fyziku.
Pokročilými experimenty se mohou pochlubit i brněnští badatelé v čele s profesorem Pavlem Zemánkem z ÚPT AV ČR, kteří ve svém nejnovějším článku odpověděli na hluboké otázky o šíření světla a otevřeli nové experimentální cesty ke světlem poháněným mikromotorům či k novým citlivějším senzorům. „Výzkumy ukázaly, že použití fotonů s vlastní rotací – takzvaně kruhově polarizovaného světla, vyústí v dramaticky odlišné chování částic zachycených v optické pinzetě,“ potvrdil nový poznatek profesor Pavel Zemánek.
Ve svém experimentu vědci ve vakuu vytvořili světelnou past. Vznikl v ní mnohem menší odpor prostředí a objekty se mohly pohybovat rychleji. „Od prvních experimentů Arthura Ashkina je známo, že když k zachycení částice používáme fotony bez vlastní rotace, bude částice v pasti držena silněji v okolí světelné pasti, pokud zvýšíme počet fotonů. My jsme však použili fotony s vlastní rotací a zjistili zcela opačné chování. Částice nezůstává ve světelné pasti, ale má tendenci obíhat kolem ní po orbitě, jejíž poloměr se zvětšuje s rostoucím počtem fotonů. Obtížně využitelná vlastní rotace fotonů se tak převádí na cyklický mechanický pohyb částice,“ přiblížil princip profesor Zemánek.

O výzkumném týmu
Za úspěchem oddělení Mikrofotoniky Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR stojí osmičlenný tým pod vedením profesora Pavla Zemánka, který 6. února 2014 získal Cenu Wernera von Siemense v kategorii Nejvýznamnější výsledek základního výzkumu. Svůj výzkum a experimentální potvrzení existence světelného tažného svazku zveřejnili brněnští vědci v prestižním časopise Nature Photonics a zprávu poté otiskla také většina významných médií po celém světě. Brněnským vědcům se tak podařilo experimentálně demonstrovat princip, který byl léta používaný pouze v oblasti sci-fi.

tisková zpráva Ústavu přístrojové techniky AV ČR

Nový přístroj hledá obyvatelné exoplanety u Alfa Centauri

Na dalekohled ESO/VLT bylo nainstalováno nové zařízení určené ke hledání extrasolárních planet. Svoji vědeckou činnost …

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close