Wissenschaftler entdecken verborgene Eigenschaft des Lichts, die Materie verdreht

Was die Studie zeigt

Diese Technik erfasst Bewegung und Rotation in allen Richtungen und liefert so eine vollständige dreidimensionale Ansicht. Sie verstärkt nanoskalige Kräfte effektiv, indem sie diese in größere, besser messbare Bewegungen der Plattform umwandelt. Um die Methode zu testen, verwendeten die Forscher winzige Goldstrukturen in Form eines „V“.

Bei Bestrahlung mit Licht im Mikro-Drohne zeigten diese Strukturen ein Verhalten, das als transversaler optischer Drehmoment bekannt ist.

Anstatt sich entlang des Lichtpfades zu drehen, drehten sie sich seitlich. „Mit der neuen Methode konnten wir ein Phänomen beobachten, das bisher experimentell nicht nachgewiesen wurde: ein transversaler optischer Drehmoment, der auf der Nanoskala wirkt“, erklärt Tanaka. Überdenken, wie Licht mit Materie interagiert.

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Der Ursprung dieses Effekts war unerwartet. Frühere Theorien gingen davon aus, dass eine solche Bewegung vom Drehimpuls des Lichts abhängen würde. Das Team fand jedoch heraus, dass eine andere Eigenschaft, die optische Helizität, verantwortlich ist. Diese Eigenschaft beschreibt die „Chiralität“ oder die Verdrehung des elektromagnetischen Feldes des Lichts.

Die Forscher bestätigten dies, indem sie Experimente konzipierten, bei denen der Drehimpuls entfernt, aber die Helizität erhalten blieb. Die seitliche Rotation trat weiterhin auf, was zeigt, dass die Helizität die Schlüsselrolle spielt. Dieses Ergebnis bietet ein tieferes Verständnis dafür, wie Licht mit Materie auf extrem kleinen Skalen interagiert.

Es weist auch auf neue Möglichkeiten zur Steuerung, mit möglichen Anwendungen in lichtgetriebenen Nanomaschinen und fortschrittlichen Sensoriktechnologien. „Diese Arbeit stellt ein neues Messparadigma für die nanoskalige Optomechanik dar“, sagt Tanaka.

So wie optische Pinzetten ein neues Feld in der Biophysik einzelner Moleküle eröffneten, hoffen wir, dass diese Plattform Zugang zu nanoskaligen mechanischen Phänomenen ermöglichen wird, die bisher unerreichbar waren.