Ohjaa valoa ja nanohiukkasia näyttääksesi erilaisia kuvia ja lähettääksesi sitten muita tietoja
Tärkein asia tutkijoiden uudessa työssä
Ymmärtääksesi tarkalleen, mitä tutkijat tekivät, ajattele ikkunaa. Sen toiselle puolelle on kaiverrettu kuva, mutta toiselle puolelle kuva on täysin erilainen.
Tämä saattaa tuntua mahdottomalta, mutta itse asiassanämä ovat Australian kansallisen yliopiston (ANU) tutkijoiden saamia tuloksia. Tiimi on kehittänyt pieniä, läpikuultavia nanohiukkasia, jotka näyttävät kaksi eri kuvaa eri kulmista katsottuna.
Erään kokeen aikana tutkijat tekivät dian, joka kuvasi samanaikaisesti Australian mannerta ja Sydneyn oopperataloa.
Dia, joka näyttää kaksi kuvaa samanaikaisesti
Tiedemiesten tutkimaa alaa kutsutaanepälineaarista optiikkaa. Tämän alueen löytöjä voitaisiin käyttää parantamaan fotonista laskentaa, joka on laskentaa, joka käyttää näkyvää tai infrapunavaloa virran sijaan tiedon siirtämiseen.
Miten se toimii?
Yleensä valo kulkee samaa reittiä saman materiaalin, kuten lasin tai veden, läpi.
Tutkijat päättivät kääntää tämän prosessin päinvastaiseksi jaovat kehittäneet pieniä laseja, jotka on päällystetty nanohiukkasilla sylinterien muodossa. Saadaksesi mittakaavan tunteen kuvittele, että 12 000 näistä hiukkasista mahtuisi hiuksen poikkileikkaukseen.
Nämä nanohiukkaset kontrolloivat valon virtausta, kuten liikenteelle suunnan osoittavat liikennemerkit, selittää fyysikko Sergei Kruk.
Kaavioesitys valon kulkemisesta
"Pystyimme tuomaan epäsymmetriaa valon etenemiseen. Joten kun se leviää eteenpäin/taaksepäin, saamme täysin erilaisia tuloksia", hän sanoi.
Teoksen kirjoittajat kutsuvat näitä "liikennemerkkejä" epälineaarisille dielektrisiksi resonaattoreiksi.
Sylinterin muotoiset nanohiukkaset valmistettiin kahdesta kerroksesta piitä ja piinitridiä. Jokaisella kerroksella oli erilainen taitekerroin. Tämä tarkoittaa, että valo kulki kunkin väliaineen läpi eri tavalla.
Nanohiukkaset voidaan sijoittaa niin, että nehehkuivat tai olivat tummia, kun valo kulkee niiden läpi eteenpäin tai taaksepäin. Se on kuin pieniä pikseleitä, jotka joko syttyvät tai eivät syty. Tekijät tekivät niistä kuvion, joka yhdessä näytti yhdeltä kuvalta.
"Yleensä kuvat koostuvat yksittäisistä pikseleistä. Ja voimme koota ne pikselit haluamiisi kuvioihin, Crook sanoi.
Benjamin Eggleton, instituutin johtajaNanoteknologia Sydneyssä kutsui tätä tutkimusta merkittäväksi tulokseksi. Tämä on hänen mukaansa tärkeää fysiikkaa, jota voidaan käyttää erilaisissa sovelluksissa. Ilmeisin sovellus, hän sanoo, on nanofotoniset komponentit laskennassa.
Avainelementti elektronisen laskennan ja monimutkainenmikrosirun arkkitehtuuri - diodi. Se mahdollistaa virran kulkemisen vain yhteen suuntaan. Fotoniikassa tai valopohjaisessa laskennassa käytetään eristettä diodin sijaan.
Professori Eggletonin mukaan nykyiset eristimet ovat erittäin tilaa vieviä ja vaikeita valmistaa, mutta ANU:n tutkijoiden työ voi johtaa pieniin ja yksinkertaisiin malleihin.
Fotoniset piirit tai optinen laskentakutsutaan tietojenkäsittelyn tulevaisuudeksi. Niistä voidaan tehdä pienempiä kuin elektroniset, ja ne toimivat myös suuremmilla nopeuksilla, käyttävät vähemmän tehoa ja tuottavat vähemmän lämpöä.
Monet maailmanlaajuiset kvanttilaskentayritykset luottavat fotonipiireihin, Eggleton huomauttaa.
Entä internet?
On myös mielipide, että uusi tekniikka auttaatehdä Internetistä nopeampaa ja halvempaa. Thtori Lei Wang Kaakkois-yliopistosta Kiinasta sanoi: "Vaikka näiden kuvien tarkoitus on pääasiassa taiteellista, ne osoittavat tämän uuden tekniikan potentiaalin.
"Tosimaailman sovelluksissa nämä nanohiukkaset voidaan koota monimutkaisiin järjestelmiin, jotka hallitsevat tehokkaasti valon virtausta - esimerkiksi seuraavan sukupolven viestintäinfrastruktuurissa."
Dr. Crookin mukaan kykyValon virtauksen hallinta nanomittakaavassa varmistaa, että valo "menee sinne, minne sen pitäisi mennä, eikä mene minne sen ei pitäisi mennä". Tämä voi luoda nopeamman Internet-yhteyden, joka vaatii vähemmän sähköä toimiakseen, tiimi huomauttaa.
Esimerkiksi vuonna 2020 tutkijat loivat fotoninjärjestelmä, joka lähettää 44,2 terabittiä dataa sekunnissa optisen kuidun yli 76 kilometrin etäisyydellä. Tämä on noin miljoona kertaa nopeampi kuin laajakaistan keskimääräiset latausnopeudet.
Crook uskoo, että fyysikot ovat nykyään vasta alkaneet ymmärtää, kuinka voimakas valo vaikuttaa materiaalien rakenteeseen nanomittakaavassa.
”Nykyään tiedemiehistä on tullut uskomattoman onnistuneita johtamisessasähkövirtaa, mutta tiedämme vielä vähän valonsäteiden hallinnasta. Tämä tutkimus voi olla ensimmäinen tärkeä askel kohti monimutkaisen laitteen luomista valonsäteiden liikkeen ohjaamiseen. Tämä on samanlainen kuin 1900-luvun puolivälin laitteet, jotka ohjasivat sähkövirtojen liikettä", Crook päätteli.
Lue lisää:
Nuori tähti "piilotti" jotain, joka muutti tutkijoiden näkemystä maailmankaikkeudesta. Pääasia
Kaksi planeettaa, jotka löytyivät lähellä maata ja jotka ovat hyvin samanlaisia kuin meidän
Fyysikot ovat luoneet atomilaserin, joka voi toimia ikuisesti