Controlla la luce e le nanoparticelle per mostrare immagini diverse e quindi trasmettere altri dati
La cosa principale del nuovo lavoro degli scienziati
Per capire esattamente cosa hanno fatto i ricercatori, pensa a una finestra. Su un lato è incisa un'immagine, ma sull'altro lato l'immagine è completamente diversa.
Può sembrare impossibile, ma in realtàquesti sono i risultati ottenuti dagli scienziati della National University in Australia (ANU). Il team ha sviluppato nanoparticelle minuscole e traslucide che mostrano due immagini diverse se viste da angolazioni diverse.
Durante uno degli esperimenti, gli scienziati hanno realizzato una diapositiva che raffigurava contemporaneamente il continente australiano e la Sydney Opera House.
Una diapositiva che mostra due immagini contemporaneamente
Il campo studiato dagli scienziati si chiamaottica non lineare. Le scoperte in quest'area potrebbero essere utilizzate per migliorare il calcolo fotonico, ovvero il calcolo che utilizza la luce visibile o infrarossa anziché la corrente per trasmettere dati.
Come funziona?
In genere, la luce viaggia nello stesso modo attraverso lo stesso materiale, come vetro o acqua.
I ricercatori hanno deciso di invertire questo processo ehanno sviluppato minuscoli vetri rivestiti con nanoparticelle sotto forma di cilindri. Per avere un'idea delle dimensioni, immagina che 12.000 di queste particelle possano entrare nella sezione trasversale di un capello umano.
Queste nanoparticelle controllavano il flusso di luce, come i segnali stradali che danno la direzione al traffico, spiega il fisico Sergey Kruk.
Rappresentazione schematica di come viaggia la luce
“Siamo stati in grado di introdurre l'asimmetria nel modo in cui la luce si propaga. Quindi, quando si propaga avanti/indietro, otteniamo risultati completamente diversi", ha affermato.
Gli autori del lavoro chiamano questi "segnali stradali" risonatori dielettrici non lineari.
Le nanoparticelle a forma di cilindro erano costituite da due strati di silicio e nitruro di silicio. Ogni strato aveva un indice di rifrazione diverso. Ciò significa che la luce è passata attraverso ciascun mezzo in modo diverso.
Le nanoparticelle possono essere posizionate in modo chebrillavano o erano scuri quando la luce li attraversa in avanti o indietro. È come piccoli pixel che si accendono o non si illuminano. Gli autori ne hanno ricavato uno schema, che insieme sembrava un'unica immagine.
“Di solito, le immagini sono composte da singoli pixel. E possiamo assemblare quei pixel in qualsiasi modello che ti piace", ha detto Crook.
Benjamin Eggleton, Direttore dell'IstitutoLa nanotecnologia di Sydney ha definito questo studio un risultato importante. Questa, dice, è una fisica importante che può essere utilizzata in diverse applicazioni. L'applicazione più ovvia, dice, è nei componenti nanofotonici per l'informatica.
Elemento chiave del calcolo elettronico e complessoarchitettura del microchip - diodo. Permette alla corrente di fluire in una sola direzione. Nella fotonica o nell'informatica basata sulla luce, viene utilizzato un isolante invece di un diodo.
Secondo il professor Eggleton, gli isolanti odierni sono molto ingombranti e difficili da produrre, ma il lavoro degli scienziati dell'ANU potrebbe portare a progetti piccoli e semplici.
Circuiti fotonici o calcolo otticochiamato il futuro dell'informatica. Possono essere resi più piccoli di quelli elettronici e funzionano anche a velocità più elevate, utilizzano meno energia e generano meno calore.
Molte aziende globali di informatica quantistica si affidano ai circuiti fotonici, osserva Eggleton.
E Internet?
C'è anche l'opinione che la nuova tecnologia aiuteràrendere Internet più veloce ed economico. Il dottor Lei Wang della Southeast University in Cina ha affermato: “Sebbene lo scopo di queste immagini sia principalmente artistico, dimostrano il potenziale di questa nuova tecnologia.
"Nelle applicazioni del mondo reale, queste nanoparticelle possono essere assemblate in sistemi complessi che controlleranno efficacemente il flusso di luce, ad esempio nella prossima generazione di infrastrutture di comunicazione".
Secondo il dottor Crook, l'abilitàIl controllo del flusso di luce su scala nanometrica garantisce che la luce "andrà dove dovrebbe andare e non andrà dove non dovrebbe andare". Ciò può creare una connessione Internet più veloce che richiede meno elettricità per funzionare, osserva il team.
Ad esempio, nel 2020, gli scienziati hanno creato un fotoneuno schema che trasmette 44,2 terabit di dati al secondo su una fibra ottica su una distanza di 76 km. Si tratta di circa 1 milione di volte più veloce della velocità media di download della banda larga.
Crook ritiene che i fisici oggi abbiano solo iniziato a capire come la luce intensa influenzi la struttura dei materiali su scala nanometrica.
“Oggi gli scienziati hanno avuto un incredibile successo nella gestionecorrente elettrica, ma sappiamo ancora poco sul controllo dei raggi luminosi. Questa ricerca potrebbe rappresentare il primo importante passo verso la creazione di un complesso dispositivo per il controllo del movimento dei raggi luminosi. Questo è simile ai dispositivi della metà del XX secolo che controllavano il movimento delle correnti elettriche", ha concluso Crook.
Leggi di più:
La giovane stella ha "nascosto" qualcosa che ha cambiato il punto di vista degli scienziati sull'Universo. La stessa cosa
Due pianeti trovati non lontano dalla Terra che sono molto simili al nostro
I fisici hanno creato un laser atomico che può funzionare per sempre