Irányítsa a fényt és a nanorészecskéket különböző képek megjelenítéséhez, majd más adatok továbbításához
A legfontosabb dolog a tudósok új munkájáról
Ahhoz, hogy pontosan megértsük, mit csináltak a kutatók, gondoljunk egy ablakra. Az egyik oldalára egy kép van gravírozva, a másik oldalon viszont teljesen más a kép.
Ez lehetetlennek tűnhet, de valójábanezek az eredmények az Ausztrál Nemzeti Egyetem (ANU) tudósaitól. A csapat apró, áttetsző nanorészecskéket fejlesztett ki, amelyek különböző szögekből nézve két különböző képet mutatnak.
Az egyik kísérlet során a tudósok diát készítettek, amely egyszerre ábrázolta az ausztrál kontinenst és a Sydney-i Operaházat.
Egy dia, amely két képet mutat egyszerre
A tudósok által vizsgált terület az únnemlineáris optika. Az ezen a területen végzett felfedezések felhasználhatók a fotonikus számítástechnika fejlesztésére, amely olyan számítástechnika, amely látható vagy infravörös fényt használ az adatok továbbítására az áram helyett.
Hogyan működik?
A fény általában ugyanúgy halad át ugyanazon az anyagon, például üvegen vagy vízen.
A kutatók úgy döntöttek, hogy megfordítják ezt a folyamatot, ésolyan apró üvegeket fejlesztettek ki, amelyek hengerek formájában nanorészecskékkel vannak bevonva. A méretarány érzékeléséhez képzeljük el, hogy 12 000 ilyen részecske elfér egy emberi hajszál keresztmetszetében.
Szergej Kruk fizikus, ezek a nanorészecskék szabályozták a fény áramlását, mint a forgalom irányát adó útjelző táblák.
A fény terjedésének sematikus ábrázolása
„Aszimmetriát tudtunk bevezetni a fény terjedésének módjába. Tehát amikor előre/hátra terjed, teljesen más eredményeket kapunk” – mondta.
A munka szerzői ezeket az "útjelzéseket" nemlineáris dielektromos rezonátoroknak nevezik.
A henger alakú nanorészecskék két réteg szilíciumból és szilícium-nitridből készültek. Minden rétegnek más volt a törésmutatója. Ez azt jelenti, hogy a fény különbözőképpen haladt át az egyes médiumokon.
A nanorészecskéket úgy lehet elhelyezni, hogy azokvilágítottak vagy sötétek voltak, amikor a fény előre vagy hátra halad át rajtuk. Olyan, mint az apró pixelek, amelyek vagy világítanak, vagy nem. A szerzők mintát készítettek belőlük, amelyek együtt úgy néztek ki, mint egy kép.
„Általában a képek egyedi pixelekből állnak. És ezeket a pixeleket tetszőleges mintázatba állíthatjuk össze” – mondta Crook.
Benjamin Eggleton, az Intézet igazgatójaA nanotechnológia Sydneyben ezt a tanulmányt jelentős eredménynek nevezte. Ez szerinte fontos fizika, amely különféle alkalmazásokban használható. A legkézenfekvőbb alkalmazási terület a számítástechnika nanofotonikus komponenseiben van.
Az elektronikus számítástechnika kulcseleme és összetettmikrochip architektúra - dióda. Csak egy irányba engedi az áramot. A fotonikában vagy a fényalapú számítástechnikában dióda helyett szigetelőt használnak.
Eggleton professzor szerint a mai szigetelők nagyon terjedelmesek és nehezen gyárthatók, de az ANU tudósainak munkája kicsi és egyszerű tervekhez vezethet.
Fotonikus áramkörök vagy optikai számítástechnikaa számítástechnika jövőjének nevezik. Kisebbre tehetők, mint az elektronikusak, emellett nagyobb sebességgel is működnek, kevesebb áramot fogyasztanak és kevesebb hőt termelnek.
Eggleton megjegyzi, hogy sok globális kvantumszámítástechnikai vállalat fotonikus áramkörre támaszkodik.
Mi a helyzet az internettel?
Van olyan vélemény is, hogy az új technológia segíteni foggyorsabbá és olcsóbbá teheti az internetet. Dr. Lei Wang, a kínai Southeast University munkatársa a következőket mondta: „Bár ezeknek a képeknek főként művészi a célja, bemutatják az új technológiában rejlő lehetőségeket.
"A valós alkalmazásokban ezek a nanorészecskék összetett rendszerekké állíthatók össze, amelyek hatékonyan szabályozzák a fény áramlását - például a kommunikációs infrastruktúra következő generációjában."
Dr. Crook szerint az a képességA fény áramlásának nanoméretben történő szabályozása biztosítja, hogy a fény „oda menjen, ahová mennie kell, és nem oda, ahol nem kellene”. Ezzel gyorsabb internetkapcsolat jöhet létre, amelynek működéséhez kevesebb áramra van szükség – jegyzi meg a csapat.
Például 2020-ban a tudósok létrehoztak egy fotontegy séma, amely másodpercenként 44,2 terabit adatot továbbít egy optikai szálon 76 km-es távolságban. Ez körülbelül 1 milliószor gyorsabb, mint az átlagos szélessávú letöltési sebesség.
Crook úgy véli, hogy a fizikusok ma még csak elkezdték megérteni, hogy az intenzív fény milyen hatással van az anyagok szerkezetére nanoméretben.
„Ma a tudósok hihetetlenül sikeresek lettek az irányításbanelektromos áram, de még mindig keveset tudunk a fénysugarak szabályozásáról. Ez a kutatás lehet az első fontos lépés a fénysugarak mozgását szabályozó komplex eszköz létrehozása felé. Ez hasonló a 20. század közepén használt eszközökhöz, amelyek az elektromos áramok mozgását irányították” – összegezte Crook.
Olvass tovább:
A fiatal csillag „elrejtett” valamit, ami megváltoztatta a tudósok nézeteit az Univerzumról. A fő dolog
Két olyan bolygót találtak a Földtől nem messze, amelyek nagyon hasonlítanak a miénkhez
A fizikusok olyan atomlézert hoztak létre, amely örökké működhet