Нобелевская премия по физике

Комментирует доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Иван Тимофеев

За что дали нобелевскую премию этого года?

Нобелевскую премию по физике присудили «за новаторские изобретения в области лазеров». Половина премии 2018 года присуждена американскому физику Артуру Эшкину за изобретение оптического пинцета. Упрощенно, это лазерный луч, в ярком пятне которого удерживается микроскопический объект, например, наночастица, нанотрубка или биомолекула. Это похоже на теннисный шарик, устойчиво парящий в струе восходящего воздуха от фена или пылесоса, благодаря понижению давления в струе. Оптический пинцет использует световое давление на тела. Это явление впервые было продемонстрировано в 1910 году русским физиком Петром Лебедевым. На подобном принципе основано лазерное охлаждение, удостоенное Нобелевской премии в 1997 году. В биологии с помощью давления света сортируют клетки, исследуют каркасы живых клеток, измеряют вязкость и упругость биополимеров.

Другая половина нобелевской премии присуждена Жерару Муру и Донне Стрикленд за метод генерации высокоинтенсивных сверхкоротких лазерных импульсов при помощи техники, которая называется модуляцией частоты света, или «чирпом», что в переводе с английского означает «чирикать». Чириканье птицы – особый звук, высота которого плавно меняется. Воробей и попугай начинают этот короткий звук с низкой ноты и повышают его к концу звучания. С точки зрения физики, высота звука – это частота колебаний плотности воздуха. Свет, в том числе и лазерное излучение, – колебание электромагнитного поля, частота которого также может плавно меняться. Слишком мощный лазерный импульс может разрушить кристалл, в котором происходит его генерация. Изменяя частоту, можно растянуть свет лазера во времени. Тогда кристалл, в котором этот свет усиливается, не сгорит.

Используются ли эти открытия в работе красноярских физиков?

В лаборатории когерентной оптики Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН уже более десяти лет проводятся эксперименты на лазере с импульсами длительностью в сотню фемтосекунд. Наши ученые могут получать и чирпированный импульс. Однако усиление чирпированных импульсов – метод дорогостоящий и доступный лишь в нескольких специализированных научных центрах. В России этот метод успешно применяют в Институте прикладной физики РАН (Нижний Новгород).

Оптические пинцеты на основе метаматериалов были изучены десять лет назад Александром Баевым, который из красноярской лаборатории переехал работать в Университет штата Нью-Йорк в Буффало. На кафедре фотоники и лазерных технологий Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета Алексей Ципотан с коллегами при помощи перепада интенсивности лазерного света манипулирует наночастицами. Этим методом наши ученые планируют создать структуры, которые повысят эффективность светодиодов на квантовых точках.

По материалам ФИЦ КНЦ СО РАН