Удивительную плоскую структуру, получившую название «оптическая материя», впервые удалось получить ученым Даремского университета в Великобритании. Полистирольные шарики диаметром около четырехсот нанометров сами выстроились в шахматном порядке, удерживаясь друг около друга рассеянным лазерным светом.
Ученые давно используют особым образом сфокусированный свет лазеров, чтобы удерживать атомы в разнообразных оптических ловушках или манипулировать различными нанообъектами как пинцетом. Однако во всех этих экспериментах объектами управляют рукотворные градиенты сильного электромагнитного поля лазерных лучей. В новых экспериментах впервые наблюдался принципиально новый эффект самоорганизации материи в достаточно однородном электромагнитном поле.
Два перекрывающихся лазерных луча с ортогональной поляризацией были направлены изнутри на горизонтально расположенную поверхность кремниевой призмы. Угол падения лучей был больше угла полного внутреннего отражения, и за поверхность призмы проникало только так называемое нераспространяющееся (evanescent) или поверхностное электромагнитное поле, которое быстро затухает вблизи поверхности и не переносит энергии. На призму помещали капельку жидкости с полистирольными шариками. И к всеобщему удивлению шарики сами, за доли секунды, выстраивались в плоскую регулярную структуру, активно взаимодействуя с поверхностным электромагнитным полем.
На оптической материи ученым удалось непосредственно наблюдать многие физические эффекты, характерные для молекулярных кристаллов — поверхностную диффузию, миграцию дефектов, фазовые переходы. Это захватывающее зрелище, увы, не доступно на масштабах отдельных атомов.
Полноценную теорию нового явления еще предстоит создать. И пока трудно предвидеть его возможные практические приложения, выходящие за рамки чисто академического интереса к явлениям самоорганизации. Возможно, управляемая лазером самосборка наночастиц будет полезна при производстве разнообразных устройств наноэлектроники будущего. А пока окрыленные успехом экспериментаторы надеются получить уже трехмерный оптический кристалл. — Г.А.