Израильские и австрийские ученые создали идеальную ловушку для света

Если вы хотите эффективно использовать свет, вы должны поглощать его как можно полнее. Это применимо независимо от того, используется ли свет для фотосинтеза, в котором зеленые растения преобразуют свет в кислород и богатые энергией органические соединения, или в фотогальванической системе, использующей солнечные панели для преобразования солнечного света в электричество. Однако сложности возникают, если поглощение должно происходить в тонком слое материала, который обычно пропускает большую часть света.

Исследовательские группы из Еврейского университета в Иерусалиме и Венского технологического университета (TU Wein) обнаружили удивительный трюк, позволяющий лучу света полностью поглощаться даже самыми тонкими слоями.

Они построили "световую ловушку" вокруг тонкого светопоглощающего слоя с помощью зеркал и линз, в которой световой пучок направляется по кругу, а затем накладывается сам на себя таким образом, что больше не может покинуть систему. В результате у света нет другого выбора, кроме как поглощаться тонким слоем.

Этот метод поглощения-усиления был предложен профессором Ори Кацем из Еврейского университета и концептуализирован совместно с профессором Стефаном Роттером из Технического университета Вены. Эксперимент проводила команда лаборатории в Иерусалиме, а теоретические расчеты были сделаны командой из Вены.

Систему для проведения эксперимента в Иерусалиме построили аспиранты Евгений Слободкин и Гиль Вайнберг.

Профессор Роттер пояснил: "Система должна быть точно настроена на длину волны, которую вы хотите поглотить. Но кроме этого никаких ограничивающих требований нет. Лазерный луч необязательно должен иметь определенную форму, в одних местах он может быть более интенсивным, чем в других — всегда достигается почти идеальное поглощение".

Даже турбулентность воздуха и колебания температуры не могут повредить механизму, как показали эксперименты, проведенные в Еврейском университете. Это доказывает надежность системы и обещает широкий спектр ее применения на практике.

Например, этот механизм мог бы использоваться для лучшего улавливания световых сигналов, которые искажаются при передаче через атмосферу Земли. Новый подход также может иметь большое практическое значение для оптимального получения световых волн от слабых источников света, таких как далекие звезды.