Физик Шринивас Шридхар в интервью заявил, что ученые могут сегодня контролировать вещества на уровне наночастиц, который намного больше атомной шкалы, но меньше микровеличин. Это дает абсолютно новые методы контроля света. Видео интервью с физиком размещено на сайте «ПостНаука».

Шринивас Шридхар:
«В моей лаборатории исследований веществ, используемых в электронике, в Северо-Восточном университете мы разрабатывали новые вещества, способные контролировать не только направление света, но и также скорость его проникновения. Обычные вещества, такие как стекло, имеют положительный показатель преломления. Они преломляют свет определенным образом. 
В 1960 году российский физик-теоретик Виктор Веселаго предвидел, что будет возможным создание новых веществ, имеющих отрицательный рефракционный индекс. Эта идея была неосуществима на протяжении почти 40 лет до того момента, как 10–15 лет назад были созданы новые материалы, демонстрирующие отрицательный рефракционный индекс, в соответствии с прогнозом Веселаго».

По мнению Шридхара, оказалось, отрицательные рефракционные индексы полностью совместимы с законами физики, в том числе с уравнениями Максвелла. 

Шринивас Шридхар:
«Они не нарушают никаких законов. Вещества, обладающие данными характеристиками, совмещают в себе отрицательные диэлектрическую и магнитную проницаемости. Они имеют отрицательный коэффициент преломления для некоторого спектра электромагнитных волн. Это первый способ создания данных веществ. 
Другой способ – взять вещество и сделать из него периодические решетки, называемые фотонными кристаллами. Фотонный кристалл похож на атомный кристалл, это периодическое распределение элементов, но не атомов, а оптических рассеивателей. В зависимости от используемого материала и расстояний между оптическими рассеивателями данные кристаллы можно сконструировать таким образом, что рефракционный индекс для определенного спектра световых волн будет либо положительным, либо отрицательным».

По словам физика, в 2003 году они впервые продемонстрировали плоскую линзу. Статья, вышедшая в том же году в журнале Nature, была причислена к одним из самых прорывных статей 2003 года журналом Science. 

Шринивас Шридхар:
«То, что происходит в материалах с отрицательным рефракционным индексом, поразительно. Источник света излучает электромагнитные волны на линзу из фотонных кристаллов, состоящих из оптических рассеивателей. Фотоны света вначале рассеиваются, а затем волшебным образом фокусируются с обратной стороны линзы. Эта плоская линза, имеющая отрицательный коэффициент преломления, имеет очень необычные свойства. Она не имеет оптического доступа. Вы можете расположить источник света в любом месте перед линзой и все равно увидите соответствующее изображение. Такого не происходит с обычными изогнутыми линзами. 
Другое интересное применение веществ с отрицательным рефракционным индексом заключается в том, что при их помощи можно достичь изображений со сверхразрешением, за пределами дифракционного лимита».

По мнению Шридхара, в широком смысле материалы с отрицательным рефракционным индексом – это новый тип оптических материалов, которые можно сконструировать при помощи нанотехнологий. 

Шринивас Шридхар:
«Способность создавать наноматериалы и корректировать их на наноуровне является необходимой, поскольку длина световых волн составляет всего несколько сотен нанометров. Можно сконструировать большое количество наноматериалов с различными свойствами и использовать их для создания трансформирующих объектов. Такие объекты могут, к примеру, отклонять световые волны по заданным траекториям, сжимать и расширять световые пучки, фокусировать свет вне зависимости от направления его поступления. 
Самая большая трудность с наноматериалами с отрицательным коэффициентом преломления заключается в том, что необходимо, чтобы они абсорбировали минимальное количество света. Если материал поглощает много световых волн, следовательно, лишь небольшая доля из них проходит сквозь него. Один из способов, который мы рассматриваем для преодоления этой проблемы, – сделать так, чтобы наноматериалы усиливали свет, проходящий через них. Таким образом, наноматериалы не пассивны – это активные нелинейные материалы, способные усиливать свет, проходящий через них. При помощи этого усиления мы надеемся максимально избежать абсорбции света при прохождении им через наноматериалы».