Tältä tutkijat näyttäisivät peilissä, joka on kehitetty heidän keksinnöstään.
Tältä tutkijat näyttäisivät peilissä, joka on kehitetty heidän keksinnöstään.

Tutkijat loivat pinnan, joka uhmaa valon heijastumisen totuttuja lakeja.

Harvardin yliopiston tutkijoiden johdolla tehty keksintö panee uusiksi säännöt, jotka ennustavat valon heijastumista ja taittumista eri väliaineiden välillä.

"Teknisillä pinnoilla olemme luoneet huvipuistojen vääristävien peilien vaikutelman litteillä tasoilla", kertoo professori Federico Capasso yliopistonsa tiedotteessa.

Fysiikan oppikirjat selittävät valon taittumista ja heijastumista kahden väliaineen, kuten esimerkiksi lasin ja ilman, ominaisuuksilla sekä valon suunnalla. Capasson ryhmä havaitsi, että tietyllä tavalla kuvioitu väliaineiden raja toimii itse asiassa kolmannen väliaineen tavoin ja vaikuttaa sekin valon käyttäytymiseen.

"Tavallisesti lammen pinnan tapainen pinta on yksinkertaisesti geometrinen raja kahden väliaineen, ilman ja veden, välillä", selittää tutkija Nanfang Yu. "Mutta nyt tässä erityistapauksessa rajasta tulee aktiivinen rajapinta, joka voi taivuttaa itse valoa."

Keksinnön ratkaiseva komponentti on pienten kulta-antennien muodostelma, jotka on syövytetty piipinnalle. Muodostelma on rakenteeltaan paljon ohuempi kuin siihen osuvan valon aallonpituus. Toisin kuin tavanomainen optinen järjestelmä, ilman ja piin muokattu rajapinta saa aikaan äkillisen vaihemuutoksen valoaaltojen huippuihin.

Kukin kulta-antenni on piskuinen myötävärähtelijä, joka voi pidättää valoa hetken ennen kuin päästää sen. Tuloksena syntyy valonsädekimppuja, jotka taittuvat ja heijastuvat epätavallisella, pintakuviosta riippuvaisella tavalla.

Heijastumisen lisäksi myös valon taajuutta eli väriä, voimakkuutta ja polarisaatiota voidaan hallita. Tutkijat ovatkin saaneet litteästä pinnasta kimpoamaan pyörteisiä valonsädekimppuja. Tekniikasta voi tutkijoiden mukaan olla apua esimerkiksi nestekidenäyttöjen sekä kameroiden linssien kehittämisessä.

Tutkimuksen julkaisi Science.