Les ingénieurs ont construit un nanorésonateur diélectrique qui concentre la lumière dans un volume 12 fois supérieur
Quelle est la limite de diffraction ?
Jusqu'à récemment, parmi les physiciens, il y avaitIl est largement admis qu’il est impossible de comprimer la lumière en dessous de la limite de diffraction. Il s'agit de la taille minimale du spot pouvant être obtenue en focalisant le rayonnement électromagnétique.
L'exception est l'utilisation de métaldes nanoparticules qui absorbent également la lumière. Il semblait donc impossible de le comprimer fortement dans des matériaux diélectriques comme le silicium. Et c’est un matériau clé pour le développement des futurs appareils. Ils ont un avantage important : ils n’absorbent pas la lumière.
Il est intéressant de noter qu'en 2006, les scientifiquesprouvé que la limite de diffraction ne s'applique pas aux diélectriques. Cependant, personne n’a pu le démontrer dans la pratique. La raison est simple : les ingénieurs n’ont pas pu construire la nanostructure diélectrique nécessaire.
Maintenant les employés de l'Université TechniqueLe Danemark a réussi, ils ont construit un nanorésonateur diélectrique qui concentre la lumière dans un volume 12 fois inférieur à la limite de diffraction.
Qu'est-ce qui a aidé les scientifiques?
La théorie de la limite de diffraction décrit que la lumièreimpossible de faire la mise au point dans un volume inférieur à la moitié de la longueur d'onde du système optique. Par exemple, cela affecte la résolution des microscopes. Cependant, les nanostructures peuvent être composées d’éléments bien plus petits que la longueur d’onde. Cela signifie que la limite de diffraction n’est plus quelque chose de fondamental.
Lorsque la lumière est compressée, elle devient plus intense, améliorant l'interaction entre la lumière et les matériaux. Particulièrement diélectrique.
Que sont les matériaux diélectriques ?
Les diélectriques sont des matériaux non conducteurscourant électrique. Le verre, le caoutchouc et le plastique sont des exemples de matériaux diélectriques et contrastent avec les métaux, qui sont électriquement conducteurs. Un exemple de matériau diélectrique est le silicium, qui est souvent utilisé en électronique et en photonique.
Quel est le problème?
Bien que les calculs informatiques montrent qu’il est possible de concentrer la lumière en un point infinitésimal, cela n’est applicable qu’en théorie.
Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont utilisétoutes les connaissances disponibles sur la véritable nanotechnologie photonique et ses limites actuelles et les a chargées dans un ordinateur. Ils lui ont ensuite « demandé » de trouver un motif qui collecte des photons dans une région d’une taille sans précédent : une nanocavité optique. Cela a aidé. L'appareil a été construit dans un laboratoire de la même université.
Diagramme de diffraction d'un faisceau laser rouge,faite sur une assiette après avoir traversé un petit trou rond dans une autre assiette. L'optique physique est utilisée pour expliquer des effets tels que la diffraction. Auteur : Wisky
Les nanocavités optiques sont des structuresspécialement conçu pour retenir la lumière, l’empêchant de se propager. C'est comme s'il était coincé entre deux miroirs, projeté d'avant en arrière. Plus les miroirs sont proches les uns des autres, plus la lumière entre eux devient intense.
De quoi est composé le nanorésonateur et comment ?
Pour une nouvelle expérience, des physiciens ont mis au point une structure en forme de papillon. Grâce à sa forme spéciale, il comprime les photons de manière particulièrement efficace. Le nanorésonateur lui-même était en silicium.
Le matériau du nanorésonateur a été développé en purlocaux de l'université et les gabarits sur lesquels repose la cavité ont été optimisés et conçus à l'aide d'une méthode unique d'optimisation de la topologie.
Une salle blanche est une pièce où l'airla taille et le nombre par mètre cube de particules telles que la poussière, les micro-organismes, les particules d'aérosol et les vapeurs chimiques sont maintenus dans une certaine plage prédéterminée. Il existe des normes internationales spéciales pour ces locaux, leur propreté est assurée par un équipement spécial.
Développée à l'origine pour la conception de ponts et d'ailes d'avions, la méthode d'optimisation a été utilisée pour des structures nanophotoniques.
Pourquoi est-ce important?
Les auteurs du développement sont convaincus que leur découverte aessentiel au développement de technologies révolutionnaires qui réduisent le nombre de composants consommateurs d’énergie dans les centres de données, les ordinateurs, les téléphones et bien plus encore.
Consommation énergétique des ordinateurs et des centresLe traitement des données continue de croître et il existe un besoin pour des architectures de puces plus résilientes et consommant moins d'énergie. Ceci peut être réalisé en remplaçant les circuits électriques par des composants optiques. Les scientifiques espèrent qu’une « division du travail » entre la lumière et les électrons sera utile à cet égard. Tout se passe comme sur Internet, où la lumière est utilisée pour la communication et l'électronique pour le traitement des données. La seule différence est que les deux fonctions doivent être intégrées dans la même puce. C’est pourquoi il est si important de compresser la lumière à la même taille que les composants électroniques. Une expérience menée par des scientifiques a montré que cela est effectivement possible.
Il s'agit d'une étape importante vers le développement detechnologies économes en énergie, par exemple pour les nanolasers pour les connexions optiques dans les centres de données et les futurs ordinateurs. Cependant, les ingénieurs ont encore un long chemin à parcourir.
Et ensuite?
Les scientifiques prévoient de continuer à travailleret améliorer les méthodes et les matériaux pour trouver la solution optimale. Ils sont convaincus qu’ils seront capables de créer des photons de plus en plus intenses à mesure que la technologie progresse. Les auteurs du développement sont convaincus qu'il ne s'agit que du premier d'une série de développements majeurs dans le domaine de la physique et de la nanotechnologie photonique axés sur ce principe.
Lire la suite:
Les archéologues ont officiellement confirmé les légendes de la Bible
Il s'est avéré ce qui arrive aux cellules du corps lorsque le cœur meurt
Le signal Starlink piraté pour être utilisé comme alternative au GPS