Ovládejte světlo a nanočástice pro zobrazení různých obrázků a poté z nich přenášejte další data
To hlavní o nové práci vědců
Abyste přesně porozuměli tomu, co výzkumníci udělali, zamyslete se nad oknem. Na jedné straně je vyrytý obrázek, ale na druhé straně je obrázek úplně jiný.
Může se to zdát nemožné, ale ve skutečnostito jsou výsledky, které získali vědci z Národní univerzity v Austrálii (ANU). Tým vyvinul malé, průsvitné nanočástice, které při pohledu z různých úhlů ukazují dva různé obrázky.
Během jednoho z experimentů vytvořili vědci diapozitiv, který současně znázorňoval australský kontinent a operu v Sydney.
Snímek, který zobrazuje dva obrázky současně
Obor, který vědci zkoumají, se nazývánelineární optika. Objevy v této oblasti by mohly být využity ke zlepšení fotonických výpočtů, což je výpočetní technika, která k přenosu dat využívá spíše viditelné nebo infračervené světlo než proud.
Jak to funguje?
Obvykle se světlo šíří stejnou cestou stejným materiálem, jako je sklo nebo voda.
Vědci se rozhodli tento proces zvrátit avyvinuli drobná skla, která jsou potažena nanočásticemi ve formě válečků. Abyste získali představu o měřítku, představte si, že 12 000 těchto částic by se vešlo do průřezu lidského vlasu.
Tyto nanočástice řídily tok světla, jako dopravní značky, které dávají směr provozu, vysvětluje fyzik Sergey Kruk.
Schematické znázornění toho, jak se světlo šíří
„Podařilo se nám zavést asymetrii do způsobu, jakým se světlo šíří. Takže když se to šíří dopředu/dozadu, dostáváme úplně jiné výsledky,“ řekl.
Autoři práce tyto „dopravní značky“ nazývají nelineární dielektrické rezonátory.
Nanočástice ve tvaru válce byly vyrobeny ze dvou vrstev křemíku a nitridu křemíku. Každá vrstva měla jiný index lomu. To znamená, že světlo procházelo každým médiem jinak.
Nanočástice mohou být umístěny tak, aby bylyzářily nebo byly tmavé, když jimi světlo procházelo dopředu nebo dozadu. Je to jako malé pixely, které buď svítí, nebo nesvítí. Autoři z nich vytvořili vzor, který dohromady vypadal jako jeden obrázek.
„Obvykle se obrázky skládají z jednotlivých pixelů. A můžeme tyto pixely sestavit do libovolných vzorů, které se vám líbí,“ řekl Crook.
Benjamin Eggleton, ředitel institutuNanotechnologie v Sydney označila tuto studii za významný výsledek. To je podle něj důležitá fyzika, kterou lze použít v různých aplikacích. Nejviditelnější aplikace, říká, je v nanofotonických komponentách pro výpočetní techniku.
Klíčový a komplexní prvek elektronických výpočtůarchitektura mikročipu - dioda. Umožňuje proudění pouze jedním směrem. Ve fotonice nebo výpočtech na bázi světla se místo diody používá izolátor.
Podle profesora Eggletona jsou dnešní izolátory velmi objemné a obtížně vyrobitelné, ale práce vědců z ANU by mohla vést k malým a jednoduchým konstrukcím.
Fotonické obvody nebo optické výpočtynazývá budoucnost výpočetní techniky. Mohou být menší než elektronické a také běží při vyšších rychlostech, spotřebovávají méně energie a generují méně tepla.
Mnoho globálních společností zabývajících se kvantovou výpočetní technikou spoléhá na fotonické obvody, poznamenává Eggleton.
A co internet?
Existuje také názor, že pomůže nová technologiezrychlení a zlevnění internetu. Dr Lei Wang z Jihovýchodní univerzity v Číně řekl: „Přestože účel těchto obrázků je převážně umělecký, demonstrují potenciál této nové technologie.
"V aplikacích v reálném světě mohou být tyto nanočástice sestaveny do komplexních systémů, které budou efektivně řídit tok světla - například v příští generaci komunikační infrastruktury."
Podle doktora Crooka schopnostŘízení toku světla v nanoměřítku zajišťuje, že světlo „půjde tam, kam má jít, a nepůjde tam, kam by nemělo“. To může vytvořit rychlejší internetové připojení, které vyžaduje méně elektřiny k provozu, poznamenává tým.
Například v roce 2020 vědci vytvořili fotonschéma, které přenáší 44,2 terabitů dat za sekundu přes optické vlákno na vzdálenost 76 km. To je přibližně 1 milionkrát rychlejší než průměrná rychlost širokopásmového stahování.
Crook se domnívá, že dnešní fyzici teprve začali chápat, jak intenzivní světlo ovlivňuje strukturu materiálů v nanoměřítku.
„Dnes jsou vědci neuvěřitelně úspěšní v řízeníelektrický proud, ale o ovládání světelných paprsků víme stále málo. Tento výzkum může být prvním důležitým krokem k vytvoření komplexního zařízení pro řízení pohybu světelných paprsků. Je to podobné jako u zařízení z poloviny 20. století, která řídila pohyb elektrických proudů,“ uzavřel Crook.
Přečtěte si více:
Mladá hvězda „skryla“ něco, co změnilo pohled vědců na vesmír. Hlavní věc
Dvě planety nalezené nedaleko Země, které jsou velmi podobné té naší
Fyzici vytvořili atomový laser, který může fungovat navždy