光とナノ粒子を制御してさまざまな画像を表示し、他のデータを送信します。
科学者の新作についての主なこと
研究者たちが何をしたかを正確に理解するには、ウィンドウについて考えてみましょう。片面には絵が彫られていますが、もう片面は全く違う絵になっています。
これは不可能に思えるかもしれませんが、実際には、これらは、オーストラリア国立大学（ANU）の科学者によって得られた結果です。チームは、異なる角度から見たときに2つの異なる画像を表示する小さな半透明のナノ粒子を開発しました。
実験の 1 つで、科学者はオーストラリア大陸とシドニー オペラ ハウスを同時に描いたスライドを作成しました。
2枚の写真を同時に表示するスライド
科学者が研究する分野はと呼ばれます非線形光学。この分野の発見は、データを送信するために電流ではなく可視光または赤外光を使用するコンピューティングであるフォトニック コンピューティングを改善するために使用できる可能性があります。
それはどのように機能しますか？
通常、光はガラスや水などの同じ材質内を同じように進みます。
研究者たちはこのプロセスを逆転させ、シリンダーの形でナノ粒子でコーティングされた小さなガラスを開発しました。スケール感を得るために、これらの粒子の12,000個が人間の髪の毛の断面に収まると想像してください。
これらのナノ粒子は、交通に方向性を与える道路標識のように、光の流れを制御したと、物理学者のセルゲイ・クルクは説明します。
光がどのように移動するかの概略図
「光の伝播方法に非対称性を導入することができました。したがって、それが前方/後方に伝播すると、まったく異なる結果が得られます」と彼は言いました。
研究の著者は、これらを「道路標識」非線形誘電体共振器と呼んでいます。
円筒形のナノ粒子はシリコンと窒化シリコンの 2 層から作られました。各層は異なる屈折率を持っていました。これは、光が各媒体を異なる方法で通過したことを意味します。
ナノ粒子は、それらが光が前方または後方を通過すると、光ったか暗くなった。これは、点灯する、または点灯しない小さなピクセルのようなものです。作者はそれらからパターンを作り、それは一緒に単一の絵のように見えました。
「通常、画像は個々のピクセルで構成されています。そして、それらのピクセルを好きなパターンに組み立てることができます」とCrook氏は述べています。
ベンジャミン・エグルトン、研究所所長シドニーのナノテクノロジーは、この研究を主要な結果と呼んだ。これは、さまざまなアプリケーションで使用できる重要な物理学であると彼は言います。最も明白なアプリケーションは、コンピューティング用のナノフォトニックコンポーネントであると彼は言います。
電子コンピューティングと複雑さの重要な要素マイクロチップアーキテクチャ-ダイオード。それは電流が一方向にのみ流れることを可能にします。フォトニクスまたは光ベースのコンピューティングでは、ダイオードの代わりに絶縁体が使用されます。
エグルトン教授によると、今日の絶縁体は非常にかさばっており、製造が困難ですが、ANU の科学者の研究により、小型でシンプルな設計が可能になる可能性があります。
フォトニック回路、または光コンピューティングコンピューティングの未来と呼ばれます。それらは電子的なものよりも小さくすることができ、またそれらはより高速で動作し、より少ない電力を使用し、そしてより少ない熱を発生します。
多くの世界的な量子コンピューティング企業は、フォトニック回路に依存している、とEggleton氏は述べています。
インターネットはどうですか？
新技術が役立つという意見もある中国の東南大学の Lei Wang 博士は次のように述べています。「これらの画像の目的は主に芸術的ですが、この新しいテクノロジーの可能性を示しています。
「実際のアプリケーションでは、これらのナノ粒子は、たとえば次世代の通信インフラストラクチャで、光の流れを効果的に制御する複雑なシステムに組み立てることができます。」
クルック博士によれば、その能力は、光の流れをナノスケールで制御することで、光が「行くべきところには行き、行かないところには行かない」ことが保証されます。これにより、動作に必要な電力が少なくなり、より高速なインターネット接続が実現できるとチームは指摘しています。
たとえば、2020 年に科学者は光子を作成しました。これは、光ファイバーを介して 76 km の距離にわたって 1 秒あたり 44.2 テラビットのデータを送信する方式です。これは、平均的なブロードバンド ダウンロード速度の約 100 万倍です。
クルックは、今日の物理学者は、強い光がナノスケールで材料の構造にどのように影響するかを理解し始めたばかりだと信じています。
「今日、科学者たちは管理において信じられないほど成功しています。電流の制御についてはまだほとんどわかっていません。この研究は、光線の動きを制御する複雑なデバイスの作成に向けた重要な第一歩となる可能性があります。これは、電流の動きを制御する 20 世紀半ばの装置に似ています」とクルック氏は結論付けました。
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