Как математическая загадка помогла закрутить свет в новые узоры
В 2023 году математики открыли апериодический монотайл — «шляпу Смита», способную замостить плоскость без повторений. Теперь исследователи из Института промышленных наук Токийского университета показали, что эта фигура порождает необычные оптические явления. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications. Об этом рассказывает издание Phys.org.
Команда под руководством Юто Моритакэ создала нанопаттерны на пленках нитрида кремния с помощью электронно-лучевой литографии. Когда лазерный свет освещал эти структуры, возникали дифракционные картины в виде вертушек, прямо указывающие на хиральность апериодической структуры.
«Мы обнаружили, что дифракционные картины сами становятся хиральными из-за отсутствия зеркальной симметрии», — поясняет старший автор Масая Нотоми. Этот эффект принципиально отличается от поведения обычных квазикристаллов.
Эксперименты также показали, что дифракционный рисунок меняется в зависимости от направления и поляризации падающего света. Зеркально отраженные в реальном пространстве структуры приводили к обращению оптического отклика, демонстрируя новый тип контролируемой симметрией оптической реакции.
Моритакэ отмечает, что монотайловые структуры открывают новое направление в исследованиях на стыке квазипериодического порядка и хиральности. Такие паттерны могут найти применение в технологиях управления светом, поляризационном контроле и создании передовых оптических устройств. В более широком смысле, работа показывает, как абстрактное математическое открытие может неожиданно привести к совершенно новым физическим явлениям.
