Un equipo internacional de físicos ha producido la primera evidencia de partículas capaces de dispersar la luz en una dirección lateral suprimiendo la dispersión hacia adelante y hacia atrás. Los investigadores estudiaron la física detrás de este fenómeno y confirmaron sus resultados teóricos con un experimento en el rango espectral de microondas. demostrando que las celosías o metasuperficies hechas de estos materiales pueden ser completamente invisibles. Estos resultados se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones, incluido el enrutamiento de luz, hologramas codificados en binario, y sensores. El estudio fue publicado en Cartas de revisión física .

Los estudios sobre la dispersión de la luz en la fotónica totalmente dieléctrica a menudo se refieren al llamado efecto Kerker, que se produce cuando un objeto dispersa la luz solo en dirección hacia adelante. A diferencia de, la dispersión de la luz hacia atrás se denomina efecto anti-Kerker. Utilizando estos fenómenos, los científicos pueden lograr formas inusuales de control de la luz a nanoescala.

Un equipo de investigación internacional tiene, por primera vez, demostró que estos dos efectos pueden ocurrir simultáneamente dando como resultado una dispersión de luz sólo lateral. Los físicos describieron matemáticamente las condiciones que causan este efecto e investigaron en detalle la física detrás de él. Su trabajo teórico fue confirmado por experimentos en el rango de microondas. Es más, También se consideraron estructuras ordenadas (metasuperficies). Debido al comportamiento inusual de las partículas, tales celosías pueden proporcionar una invisibilidad no trivial:la desaparición de la perturbación de los campos incidentes y transmitidos acompañada de una fuerte mejora del campo dentro de las partículas. Al mismo tiempo, la fase de la onda transmitida permanece sin cambios como si no hubiera ningún obstáculo en absoluto. Este efecto particular se puede utilizar, p.ej., para detectar, una variedad de tareas no lineales, y hologramas.

"Por primera vez, Hemos combinado los efectos físicos de Kerker y anti-Kerker para alcanzar un nuevo nivel de control de la luz, logrando una dispersión solo lateral casi sin dispersión hacia adelante o hacia atrás. Y el problema no estaba solo en las ecuaciones apropiadas, sino principalmente en los mecanismos físicos detrás del fenómeno. Por lo tanto, no había información sobre los parámetros necesarios del objeto con una firma óptica tan única. Y logramos brindar estos resultados de alto nivel gracias a una amplia colaboración internacional, "dice Alexander Shalin, jefe del Laboratorio Internacional de Nano-Optomecánica de la Universidad ITMO.

Según los autores, el estudio comenzó hace aproximadamente un año. Las primeras estimaciones y predicciones teóricas se discutieron ampliamente con Yuri Kivshar, profesor de la Universidad Nacional de Australia y la Universidad ITMO, y Andrey Evlyukhin, un investigador de Hannover Laser Centrum, Alemania. La segunda etapa de la parte teórica que incluye cálculos numéricos se llevó a cabo con colegas de la Universidad Ben-Gurion, Israel. Los experimentos se llevaron a cabo en la Universidad ITMO. Este trabajo conjunto y el alto nivel de conocimiento físico del problema permitieron al equipo adelantarse a un equipo en China que estaba trabajando en un problema similar desde el punto de la optimización numérica.

"Al trabajar en este proyecto, Superé varios desafíos gracias a las consultas de mi supervisor, el Dr. Alexander Shalin, y nuestros colaboradores en el extranjero. Me ayudó a desarrollar excelentes habilidades de aprendizaje y confianza, y espero contribuir eficazmente al desarrollo de mi campo. La óptica hoy en día está integrada en muchas disciplinas como la informática, Biología y Química. Y la Universidad ITMO ofrece un entorno único para la investigación científica, ya que une a muchos científicos de alto nivel. La facultad nos apoya con equipos modernos y una amplia colaboración científica con centros de investigación internacionales. Todo esto hace que nuestras capacidades sean ilimitadas ", comenta Hadi K. Shamkhi, un doctorado estudiante de la Facultad de Física e Ingeniería de la Universidad ITMO.