Японские физики впервые заставили свет закручиваться в сложные асимметричные спирали с помощью наноструктур, форма которых повторяет знаменитую математическую фигуру — шляпу Смита. До этого прорыва ученые десятилетиями бились над геометрической «проблемой Эйнштейна», пытаясь найти одну-единственную плитку, способную замостить бесконечную плоскость без малейшего повторения узора. В прошлом году такая идеальная апериодичная деталь наконец нашлась, став сенсацией в мире сухих вычислений. Теперь же исследователи из Токийского университета решили перенести эту абстрактную концепцию в реальный мир физики и посмотреть, как на нее отреагируют фотоны.
Эксперимент показал, что перенесенный на кремниевую пленку узор из этих фигур обретает совершенно неожиданные оптические свойства. Ученые вырезали микроскопические шляпы Смита с помощью электронной литографии и направили на них лазерный луч. Обычные кристаллические решетки рассеивают свет предсказуемо и скучно. Здесь же лазер внезапно рассыпался на причудливые светящиеся вертушки. Фигура парадоксальным образом заставила дифракционные узоры стать хиральными — то есть несовместимыми со своим собственным зеркальным отражением. Это сродни безуспешной попытке надеть левую перчатку на правую руку.
Новая технология работает за счет полного отсутствия зеркальной симметрии в базовой структуре мозаики. Реакция материала на свет кардинально меняется в зависимости от того, под каким углом падает луч и как он поляризован. Подобное поведение никогда ранее не наблюдалось в традиционных материалах. Забавно, что математическая головоломка, которую ученые решали скорее ради спортивного интереса, подарила инженерам мощнейший физический инструмент. В обозримой перспективе шляпа Смита поможет создавать продвинутые оптические чипы, сверхточные лазеры и компактные гаджеты для манипуляции световыми волнами.
Источник: Chiral diffraction from aperiodic monotile structure, Nature Communications, 2026
Читайте также: В Китае нашли «затерянный мир», где древнейшие предки людей тусовались вместе с эдиакарскими чудовищами