La structure de l’optique Rotatum suit une spirale logarithmique – une signature couramment observée dans la formation de motifs de coquillages et de galaxies, selon une équipe de physiciens de l’Université de Harvard.
« Il s’agit d’un nouveau comportement de la lumière composé d’un vortex optique qui se propage dans l’espace et des changements de manière inhabituelle », a déclaré le professeur Federico Capasso, auteurs principaux de l’étude.
«Il est potentiellement utile pour manipuler les petites matières.»
Dans une tournure particulière, les chercheurs ont découvert que le faisceau de lumière de momentum angulaire orbital se développe dans un schéma mathématiquement reconnaissable trouvé dans le monde naturel.
Mintignant la séquence de numéros de Fibonacci, leur rotatum optique se propage dans une spirale logarithmique observée dans la coquille d’un Nautilus, les graines d’un tournesol et les branches des arbres.
«Ce fut l’un des faits saillants inattendus de cette recherche», a déclaré le Dr Ahmed Dorrah, premier auteur de l’étude.
« J’espère que nous pourrons inspirer d’autres spécialistes des mathématiques appliquées à étudier ces modèles lumineux et à acquérir des informations uniques sur leur signature universelle. »
Cette étude s’appuie sur des travaux antérieurs dans lesquels l’équipe a utilisé une métasurface, un objectif mince gravé avec des nanostructures de flexion légère, pour créer un faisceau lumineux avec une polarisation contrôlée et un moment angulaire orbital le long de son chemin de propagation, convertissant toute entrée de lumière en autres structures qui changent lorsqu’ils se déplacent.
Maintenant, ils ont introduit un autre degré de liberté à leur lumière, dans lequel ils peuvent également changer son couple spatial lorsqu’il se propage.
« Nous montrons encore plus de polyvalence du contrôle, et nous pouvons le faire en continu », a déclaré Alfonso Palmieri, co-auteur de l’étude.
Les cas d’utilisation potentiels pour un tel faisceau de lumière exotique comprennent le contrôle de très petites particules, telles que les colloïdes en suspension, en introduisant un nouveau type de force conformément au couple inhabituel de la lumière.
Il pourrait également permettre une pince à pince optique précise pour la micro-manipulation de petites choses.
Alors que d’autres ont démontré une lumière changeante en utilisant des lasers à haute intensité et des configurations volumineuses, les scientifiques ont fait le leur avec un seul affichage en cristal liquide et un faisceau de faible intensité.
En montrant qu’ils peuvent créer un Rotatum dans un appareil intégré compatible compatible par l’industrie, la barrière à l’entrée pour leur technologie pour devenir réalité est beaucoup plus faible que les démonstrations précédentes.
«Notre travail élargit la littérature précédente sur la lumière structurée, offre de nouvelles modalités pour l’interaction, les communications et la détection des éléments légers, et les indices des effets analogues dans la physique de la matière condensée et les condensats de Bose-Einstein», ont-ils conclu.
