Обычный свет разбегается во все стороны, как вода из разбитого стакана. Но в некоторых кристаллах световые волны умеют сбиваться в узкие лучи и течь только в одном направлении — как вода в желобе. Физики изучили такой материал: слоистый оксид ванадия α-V2O5.
В этом кристалле атомы колеблются по-разному вдоль и поперёк слоёв. Из-за этого свет, попавший внутрь, ведёт себя необычно: волны, бегущие в разные стороны, гасят друг друга, и остаётся только один луч. Он похож на тонкую струю, которая не растекается. Учёные сняли эти лучи с помощью инфракрасного микроскопа сверхвысокого разрешения.
Это свойство называют каналированием поляритонов. Поляритон — это смесь световой волны и колебаний атомов. В α-V2O5 такие смешанные волны сами выстраиваются в каналы без дополнительной обработки материала. Раньше для этого приходилось делать сложные устройства или менять сам кристалл.
Такое поведение света обещает новые возможности для нанооптики: светом можно управлять на масштабах в сотни раз меньше толщины человеческого волоса. Лучи не рассеиваются, идут точно по заданному пути — как рельсы для света.
Толщина светового луча в таком кристалле — около 50 нанометров, это в тысячу раз тоньше человеческого волоса.
В «Звёздном пути» световые лучи используются для передачи энергии и информации; подобные направленные потоки света в кристаллах — шаг к таким технологиям.