Российские и европейские ученые создали световую материю с невозможной структурой между хаосом и порядком

Международная группа ученых из России и Европы достигла значимого результата, разработав новую форму световой материи, которая обладает характеристиками, схожими с квазикристаллами. Эти необычные структуры демонстрируют упорядоченность, занимая промежуточное положение между полностью неупорядоченными веществами (аморфными) и классическими кристаллами. Открытие этой материи предоставляет новые возможности для изучения сверхтекучих сред и твердых тел. Об этом сообщает издание ТАСС Наука со ссылкой на пресс-службу "Сколтеха", который является частью ВЭБ.РФ.

"Исследователи “Сколтеха” совместно с коллегами из Исландского университета, Варшавского университета и Института спектроскопии РАН впервые создали перестраиваемый поляритонный двумерный квазикристалл. Ученые продемонстрировали, что это уникальное состояние вещества характеризуется наличием дальнего порядка и новым режимом фазовой синхронизации", - говорится в сообщении.

Новое состояние световой материи было получено в ходе экспериментов с применением так называемого квантового "жидкого света". Этот "жидкий свет" представляет собой скопление экситон-поляритонов - особых квазичастиц. Они формируются в результате соединения электрона с "дыркой" (несущей положительный заряд), а также электрона с частицей света.

Ученые обнаружили, что при определенном пространственном расположении экситон-поляритоны начинают взаимодействовать друг с другом и проявлять свойства, характерные для квазикристаллов. Идея квазикристаллов была впервые выдвинута лауреатом Нобелевской премии Дэном Шехтманом в 1982 году. Он установил, что некоторые материалы могут иметь упорядоченное размещение атомов на больших расстояниях, но при этом у них отсутствуют повторяющиеся симметричные узоры, присущие обычным кристаллам.

В ходе исследований ученым удалось воссоздать одну из известных форм квазикристаллов - "мозаику Пенроуза", которая применяется как в физике, так и в математике. Для этого они использовали специализированный микрорезонатор и методы пространственной модуляции света. Разработанный подход позволил разделить лазерный луч на множество отдельных пучков. Когда эти пучки были сфокусированы на микрорезонаторе, сформировались скопления "жидкого света", которые сложились в характерный узор из узких и широких ромбов. Этот узор был открыт выдающимся британским математиком Роджером Пенроузом около пятидесяти лет назад.

Изучение свойств созданного светового квазикристалла уже принесло ряд важных открытий. Они касаются необычного характера взаимодействия между скоплениями "жидкого света" внутри структуры, что точно отражает особенности "мозаики Пенроуза". Исследователи выражают надежду, что их методика позволит в будущем создать первый искусственный аналог квазикристалла, существование которого недавно было предсказано математиками. Отличие этого аналога от "мозаики Пенроуза" будет заключаться в том, что он будет состоять из блоков одной формы, а не из двух разных.

Все началось с того, что концепция квантовых точек – полупроводниковых наночастиц, ведущих себя как искусственные атомы – была впервые открыта и изучена нобелевским лауреатом Алексеем Екимовым и советскими физиками в 1980-х годах. В продолжение этих исследований, 21 августа 2025 года Центр научной коммуникации МФТИ сообщил о разработке российскими химиками нового метода создания экологичных коллоидных квантовых точек. Эти наночастицы состоят из нанокристаллов меди, индия и серы, а их производство стало возможным благодаря использованию доступных отечественных компонентов. Старший научный сотрудник МФТИ Иван Шуклов отметил, что впервые был получен прекурсор серы на основе отечественного децена-1. Ученые смогли получить наночастицы, растворяя элементарную серу в децене-1 и используя соли индия для формирования пирамидоподобных структур. Данные разработки имеют важное значение для создания фотодетекторов и гибридных устройств, работающих в ультрафиолетовом диапазоне.