Квантовый вакуум научили вращать наноструктуры

Две нейтральные поверхности в вакууме притягиваются друг к другу из-за квантовых флуктуаций — этот эффект Казимира, известный с 1948 года, физики Сколтеха и МФТИ применили для управления вращением нанообъектов. Исследователи доказали, что специфическая форма фотонных решеток позволяет им самостоятельно принимать заданное положение без участия внешних механизмов.

Ученые сосредоточились на изучении фотонных решеток, состоящих из полос анизотропного материала. Создав систему, где оси анизотропии в двух слоях смещены относительно друг друга, физики добились нарушения симметрии и появления хиральности. В таких условиях квантовый вакуум порождает не только притяжение, но и стабильный вращающий момент. В результате элементы системы самопроизвольно разворачиваются до определенного угла, который диктуется исключительно внутренними свойствами материала, а не расстоянием между объектами.

По мнению сотрудников Центра инженерной физики Сколтеха, это открытие меняет подход к проектированию нанофотонных систем. До сих пор крутящий момент Казимира считался теоретической абстракцией, не имеющей практического воплощения. Теперь же исследователи видят путь к созданию самонастраивающихся устройств: оптических переключателей и сенсоров, где традиционное механическое управление невозможно из-за микроскопических размеров. Сейчас команда занята поиском материалов с оптимальной анизотропией, способных усилить этот квантовый эффект для промышленного применения.