Objava v Nature Photonics potrdila dosežke slovenskih fizikov na področju optike tekočih kristalov
Ljubljana, 2. junija - Mednarodna skupina raziskovalcev, v kateri je tudi Slobodan Žumer z Instituta Jožef Stefan (IJS), je preučila pojav, v katerem po eni strani pride do samo-fokusiranja laserske svetlobe v tanki plasti poravnanega kiralnega tekočega kristala, po drugi strani pa do tvorbe lokalno zvitih mikro topoloških struktur v tako frustrirani plasti. Rezultati raziskave medsebojnih vplivov takega svetlobnega curka in topoloških struktur so bili objavljeni v ugledni reviji Nature Photonics, so sporočili z IJS.
Ljubljana.
Raziskovalca in soavtorja objave v Nature Photonics; Slobodan Žumer in Guilhem Poy
Foto: IJS
Potem ko so bile že sredi prejšnjega stoletja na IJS izvedene prve optične študije disperzij makromolekul, se je z leti težišče raziskovanja premaknilo na področje tekočih kristalov. V novejšem obdobju so slovenski fiziki pomembno prispevali k razvoju fizike topološke mehke snovi, katere del so frustrirani tekoči kristali.
Tokratni dosežek je plod sodelovanja Žumra z njegovim takratnim podoktorskim študentom Univerze v Ljubljani, Guilhemom Poyem, kasneje pa je Žumer sodeloval tudi z Ivanom I. Smalyukhom in njegovo skupino za eksperimentalno fiziko mehkih snovi iz Boulderja v Coloradu. Skupina je povezala teorijske, simulacijske in eksperimentalne pristope, problema pa se je lotila po korakih: najprej so raziskali vpliv kiralnosti na optične solitone v frustriranih kiralnih nematikih, nato linearno optiko topoloških solitonov in kasneje še interakcije optičnih in topoloških solitonov. Slednje je pripeljalo do objave v najbolj ugledni znanstveni reviji na področju optike - Nature Photonics.
Kot so na IJS zapisali v sporočilu za javnost, so Žumer, Poy in Smalyukh pokazali, kako je optično-mehanska interakcija optičnega in topološkega solitona povezana s prenosom gibalne količine med svetlobo in snovjo ter silo zaradi nelokalne orientacijske elastičnosti kiralnega tekočega kristala. Delikatno ravnovesje obeh sil omogoča dinamično kontrolo in prostorsko lokalizacijo topoloških solitonov, nenavadni vlečni učinek optičnega solitona, ki se pojavi ob tem, pa omogoča svetlobno inducirano periodično razporeditev topoloških solitonov.
Raziskave spadajo na področje optike tekočih kristalov, ki jih vsak dan srečujemo pri uporabi mobilnih telefonov, računalniških zaslonov, televizorjev in drugih naprav s prikazalniki. Optične lastnosti tekočih kristalov so navduševale raziskovalce od njihovega odkritja pred več kot sto leti, za širšo javnost pa so postali zanimivi šele z razvojem prikazalnikov z visoko ločljivostjo v zadnjih dvajsetih letih.
Prve optične študije tekočih kristalov so na IJS izvedli že pred petdesetimi leti, raziskave zadnjih dvajsetih let pa so pripeljale do vrste odmevnih objav, s čimer so slovenski fiziki tudi v svetovnem merilu pomembno prispevali k razvoju fizikalnega področja fizika topološke mehke snovi. Nenazadnje sta v povezavi tega področja z optiko in fotoniko dva projekta Evropskega raziskovalnega sveta (ERC) pridobila že Matjaž Humar in Igor Muševič, še navajajo na inštitutu.