Kontrolirajte svjetlo i nanočestice kako biste prikazali različite slike, a zatim prenesite druge podatke
Glavna stvar o novom radu znanstvenika
Da biste točno razumjeli što su istraživači učinili, razmislite o prozoru. S jedne strane je ugravirana slika, ali s druge strane slika je potpuno drugačija.
Ovo se možda čini nemogućim, ali u stvari,rezultati su to do kojih su došli znanstvenici s Nacionalnog sveučilišta u Australiji (ANU). Tim je razvio sićušne, prozirne nanočestice koje pokazuju dvije različite slike kada se gledaju iz različitih kutova.
Tijekom jednog od eksperimenata znanstvenici su napravili slajd koji je istovremeno prikazivao australski kontinent i zgradu opere u Sydneyu.
Slajd koji prikazuje dvije slike u isto vrijeme
Područje koje znanstvenici proučavaju naziva senelinearna optika. Otkrića u ovom području mogla bi se iskoristiti za poboljšanje fotoničkog računalstva, odnosno računalstva koje za prijenos podataka koristi vidljivu ili infracrvenu svjetlost umjesto struje.
Kako to funkcionira?
Obično svjetlost putuje istim putem kroz isti materijal, poput stakla ili vode.
Istraživači su odlučili preokrenuti ovaj proces irazvili su sićušna stakla koja su obložena nanočesticama u obliku cilindara. Da biste dobili osjećaj razmjera, zamislite da bi 12.000 ovih čestica moglo stati u presjek ljudske kose.
Te su nanočestice kontrolirale protok svjetlosti, poput prometnih znakova koji daju smjer prometu, objašnjava fizičar Sergej Kruk.
Shematski prikaz kako svjetlost putuje
“Uspjeli smo uvesti asimetriju u način na koji se svjetlost širi. Dakle, kada se širi naprijed/natrag, dobivamo potpuno drugačije rezultate”, rekao je.
Autori rada ove "putopisne znakove" nazivaju nelinearnim dielektričnim rezonatorima.
Nanočestice u obliku cilindra napravljene su od dva sloja silicija i silicijevog nitrida. Svaki sloj je imao drugačiji indeks loma. To znači da je svjetlost prolazila kroz svaki medij drugačije.
Nanočestice se mogu postaviti tako da sesvijetlili ili bili tamni kada svjetlost prolazi kroz njih naprijed ili natrag. To je poput sitnih piksela koji ili svijetle ili ne svijetle. Autori su od njih napravili uzorak koji je zajedno izgledao kao jedna slika.
“Obično se slike sastoje od pojedinačnih piksela. I možemo sastaviti te piksele u bilo koje uzorke koji vam se sviđaju”, rekao je Crook.
Benjamin Eggleton, ravnatelj InstitutaNanotehnologija u Sydneyu, nazvao je ovu studiju glavnim rezultatom. To je, kaže, važna fizika koja se može koristiti u različitim aplikacijama. Najočitija je primjena, kaže, u nanofotonskim komponentama za računanje.
Ključni element elektroničkog računalstva i složenarhitektura mikročipa - dioda. Omogućuje struji da teče samo u jednom smjeru. U fotonici ili računalstvu temeljenom na svjetlu, umjesto diode koristi se izolator.
Prema profesoru Eggletonu, današnji su izolatori vrlo glomazni i teški za proizvodnju, no rad znanstvenika ANU-a mogao bi dovesti do malih i jednostavnih dizajna.
Fotonski sklopovi ili optičko računalstvonaziva budućnošću računalstva. Mogu se napraviti manjim od elektroničkih, a također rade većim brzinama, troše manje energije i stvaraju manje topline.
Mnoge globalne tvrtke za kvantno računalstvo oslanjaju se na fotonske sklopove, napominje Eggleton.
Što je s internetom?
Postoji i mišljenje da će nova tehnologija pomoćiučiniti internet bržim i jeftinijim. Dr. Lei Wang sa Sveučilišta Southeast u Kini rekao je: “Iako je svrha ovih slika uglavnom umjetnička, one pokazuju potencijal ove nove tehnologije.
"U primjenama u stvarnom svijetu, ove se nanočestice mogu sastaviti u složene sustave koji će učinkovito kontrolirati protok svjetlosti - na primjer, u sljedećoj generaciji komunikacijske infrastrukture."
Prema dr. Crooku, sposobnostKontrola protoka svjetlosti na nanoskali osigurava da će svjetlost "ići tamo gdje bi trebala ići, a ne tamo gdje ne bi trebala ići". Ovo može stvoriti bržu internetsku vezu koja zahtijeva manje električne energije za rad, napominje tim.
Na primjer, 2020. godine znanstvenici su stvorili fotonshema koja prenosi 44,2 terabita podataka u sekundi preko optičkog vlakna na udaljenosti od 76 km. To je približno milijun puta brže od prosječnih brzina preuzimanja putem širokopojasne mreže.
Crook vjeruje da su fizičari danas tek počeli shvaćati kako intenzivna svjetlost utječe na strukturu materijala na nanoskali.
“Danas su znanstvenici postali nevjerojatno uspješni u upravljanjuelektričnu struju, ali još uvijek malo znamo o kontroli svjetlosnih zraka. Ovo bi istraživanje moglo biti prvi važan korak prema stvaranju složenog uređaja za kontrolu kretanja svjetlosnih zraka. Ovo je slično uređajima iz sredine 20. stoljeća koji su kontrolirali kretanje električnih struja”, zaključio je Crook.
Čitaj više:
Mlada zvijezda "sakrila" je nešto što je promijenilo pogled znanstvenika na Svemir. Glavna stvar
Dva planeta pronađena nedaleko od Zemlje koja su vrlo slična našem
Fizičari su stvorili atomski laser koji može raditi zauvijek