Luce strutturata, creato generando e applicando luce su una superficie, è importante in applicazioni come scanner 3D, doppia fotografia e tecnologia microscopica. Un nuovo studio ha dimostrato un metodo che produce nuovi fasci di luce da sorgenti di luce di sincrotrone, aprendo un nuovo modo per generare fasci di raggi X.

Un team di scienziati giapponesi guidati da Shunya Matsuba, un assistente professore presso l'Hiroshima Synchrotron Radiation Center presso l'Università di Hiroshima, ha dimostrato che la luce strutturata, sotto forma di raggio vettoriale (fasci di luce la cui direzione di polarizzazione ruota attorno al proprio asse), può essere prodotto dalla sovrapposizione di due fasci di vortice ottici (fasci di luce che contengono un punto di intensità zero, formando una struttura a fase a spirale.) I risultati sono stati pubblicati sulla rivista di Lettere di fisica applicata nel luglio 2018.

"Abbiamo dimostrato la generazione del fascio vettoriale utilizzando la radiazione di sincrotrone. Questo lavoro ha aperto una strada per generare fasci vettoriali di raggi X, ", afferma il coautore Prof. Masahiro Katoh dell'Institute for Molecular Science (IMS) presso il National Institutes of Natural Sciences/Sokendai in Giappone.

La produzione di luce strutturata nelle lunghezze d'onda dei raggi X è stata impegnativa, però, e la nuova tecnica presentata dagli scienziati giapponesi può potenzialmente consentire l'uso di tale luce strutturata in aree di ricerca accessibili solo con la radiazione di sincrotrone, come la spettroscopia di assorbimento a raggi X e la cristallografia a raggi X.

Gli scienziati hanno basato il loro metodo su una tecnica che produce luce polarizzata circolarmente da due fasci polarizzati linearmente le cui direzioni di polarizzazione sono ortogonali tra loro. Nelle sorgenti di luce di sincrotrone, questo metodo è stato applicato a fasci uniformemente polarizzati provenienti da due ondulatori. Un ondulatore è un dispositivo che emette luce quasi monocromatica con varie polarizzazioni.

Matsuba e il suo team hanno applicato questo metodo per due fasci di vortici provenienti da due ondulatori elicoidali posizionati in tandem. La ricerca segue studi precedenti che hanno utilizzato laser e componenti ottici per creare fasci vettoriali, con lunghezze d'onda solitamente all'interno delle porzioni visibili o del vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico.

Katoh dice, "Il prossimo passo di questa ricerca è dimostrare la generazione di fasci vettoriali di altri tipi, Per esempio, fasci polarizzati radialmente. Il nostro obiettivo finale è controllare tutte le proprietà ottiche della radiazione di sincrotrone, come la lunghezza d'onda, coerenza, spaziale, strutture temporali e così via." Questo aprirà la strada a nuove opportunità in molti campi, compresa la diffrazione dei raggi X, spettroscopia di dispersione e assorbimento/emissione grazie al nuovo metodo di generazione della luce strutturata che è stato dimostrato in questo studio.