Международная группа исследователей, включая специалистов из университета ИТМО, обнаружила новый вид оптических сингулярностей – исключительные связанные состояния в континууме, что может привести к созданию сверхчувствительных датчиков для обнаружения вирусов и революционизировать интегральную фотонику.
Учёные объединили два ранее казавшихся несовместимыми оптических феномена: исключительные точки, обладающие сверхчувствительностью к внешним воздействиям, и связанные состояния в континууме, которые не излучают энергию, несмотря на открытость системы.
Для преодоления противоречивых условий они ввели дополнительный канал потерь, что позволило создать данное уникальное сочетание, ранее считавшееся невозможным.
Новое состояние открывает путь к разработке высокоточных оптических сенсоров, способных обнаруживать вирусы и белки на молекулярном уровне, благодаря равномерному распределению связанных состояний по метаповерхности, взаимодействующей с биоматериалами толщиной порядка 100 нм.
Кроме того, оно благоприятно влияет на создание энергоэффективных компонентов интегральной фотоники, таких как оптические транзисторы, модуляторы и переключатели, которые могут в будущем заменить традиционные электронные аналоги. Образцы для экспериментов уже изготовлены, а наблюдения за слиянием связанных состояний в одну исключительную точку будут проводиться совместно с китайскими коллегами в рамках международного исследовательского центра нанофотоники и метаматериалов ИТМО.