Uma equipe internacional de físicos produziu as primeiras evidências de partículas capazes de espalhar luz em uma direção lateral, suprimindo o espalhamento para frente e para trás. Os pesquisadores estudaram a física por trás desse fenômeno e confirmaram seus resultados teóricos com um experimento na faixa espectral de microondas, provando que redes ou metassuperfícies feitas desses materiais podem ser completamente invisíveis. Esses resultados podem ser usados ​​em uma variedade de aplicações, incluindo roteamento de luz, hologramas com código binário, e sensores. O estudo foi publicado em Cartas de revisão física .

Estudos sobre espalhamento de luz em fotônica totalmente dielétrica geralmente se referem ao chamado efeito Kerker, que ocorre quando um objeto espalha a luz apenas na direção para frente. Em contraste, a difusão da luz na direção inversa é chamada de efeito anti-Kerker. Utilizando esses fenômenos, os cientistas podem alcançar formas incomuns de controle de luz em nanoescala.

Uma equipe de pesquisa internacional tem, pela primeira vez, mostrado que esses dois efeitos podem ocorrer simultaneamente, resultando em espalhamento de luz apenas lateral. Os físicos descreveram matematicamente as condições que causam esse efeito e investigaram em detalhes a física por trás disso. Seu trabalho teórico foi confirmado por experimentos na faixa de microondas. Além disso, estruturas ordenadas - metassuperfícies - também foram consideradas. Devido ao comportamento incomum das partículas, tais reticulados podem fornecer invisibilidade não trivial:desaparecimento da perturbação dos campos incidentes e transmitidos acompanhados com forte aumento do campo dentro das partículas. Ao mesmo tempo, a fase da onda transmitida permanece inalterada como se não houvesse nenhum obstáculo. Este efeito particular pode ser usado, por exemplo., para sentir, uma variedade de tarefas não lineares, e hologramas.

"Pela primeira vez, combinamos os efeitos físicos Kerker e anti-Kerker para alcançar um novo nível de controle de luz - alcançando espalhamento apenas lateral quase sem espalhamento para frente ou para trás. E o problema não estava apenas nas equações apropriadas, mas principalmente nos mecanismos físicos por trás do fenômeno. Portanto, não havia informações sobre os parâmetros necessários do objeto com tal assinatura óptica única. E conseguimos fornecer esses resultados de alto nível graças à ampla colaboração internacional, "diz Alexander Shalin, chefe do Laboratório Internacional de Nano-Optomecânica da ITMO University.

De acordo com os autores, o estudo começou há cerca de um ano. As primeiras estimativas e previsões teóricas foram amplamente discutidas com Yuri Kivshar, professor da Australian National University e da ITMO University, e Andrey Evlyukhin, um pesquisador do Hannover Laser Centrum, Alemanha. A segunda etapa da parte teórica incluindo cálculos numéricos foi realizada com colegas da Universidade Ben-Gurion, Israel. Os experimentos foram realizados na ITMO University. Esse trabalho conjunto e o alto nível de percepção física do problema permitiram que a equipe saísse à frente de uma equipe na China que estava trabalhando em um problema semelhante do ponto de otimização numérica.

"Ao trabalhar neste projeto, Superei vários desafios graças às consultas de meu supervisor, Dr. Alexander Shalin, e de nossos colaboradores no exterior. Isso me ajudou a desenvolver ótimas habilidades de aprendizado e confiança, e espero contribuir de forma efetiva para o desenvolvimento da minha área. A óptica hoje em dia está integrada em muitas disciplinas como ciência da computação, biologia e química. E a ITMO University oferece um ambiente único para a pesquisa científica, uma vez que reúne muitos cientistas de alto nível. O corpo docente nos apóia com equipamentos modernos e vasta colaboração científica com centros de pesquisa internacionais. Tudo isso torna nossas capacidades ilimitadas ", comenta Hadi K. Shamkhi, um Ph.D. estudante da Faculdade de Física e Engenharia da ITMO University.