엔지니어들은 빛을 12배의 부피로 집중시키는 유전체 나노공진기를 만들었습니다.
회절 한계는 무엇입니까?
최근까지 물리학자들 중에는소위 회절 한계 이하로 빛을 압축하는 것은 불가능하다고 널리 알려져 있습니다. 이는 전자기 복사를 집중시켜 얻을 수 있는 최소 지점 크기입니다.
예외는 금속을 사용하는 것입니다.그러나 빛도 흡수하는 나노입자. 따라서 실리콘과 같은 유전물질에서는 강하게 압축하는 것이 불가능해 보였다. 그리고 이는 미래 디바이스 개발의 핵심 소재이기도 하다. 그들은 한 가지 중요한 이점을 가지고 있습니다. 빛을 흡수하지 않습니다.
흥미롭게도 2006년에 과학자들은 이론적으로회절 한계가 유전체에는 적용되지 않음을 입증했습니다. 그러나 실제로 이를 입증한 사람은 아무도 없습니다. 그 이유는 간단합니다. 엔지니어들이 필요한 유전체 나노구조를 구축할 수 없었기 때문입니다.
이제 기술 대학의 직원덴마크는 성공하여 회절 한계보다 12배 작은 부피로 빛을 집중시키는 유전체 나노 공진기를 만들었습니다.
과학자들에게 무엇이 도움이 되었습니까?
회절 한계 이론은 빛이광학 시스템 파장의 절반보다 작은 부피에서는 초점을 맞추는 것이 불가능합니다. 예를 들어 이는 현미경의 해상도에 영향을 미칩니다. 그러나 나노 구조는 파장보다 훨씬 작은 요소로 구성될 수 있습니다. 이는 회절 한계가 더 이상 근본적인 것이 아니라는 것을 의미합니다.
빛이 압축되면 더 강렬해져서 빛과 물질의 상호작용이 강화됩니다. 특히 유전체.
유전 물질이란 무엇입니까?
유전체는 전도성이 없는 물질입니다.전류. 유리, 고무, 플라스틱은 유전체 재료의 예이며 전기 전도성이 있는 금속과 대조됩니다. 유전체 재료의 예로는 실리콘이 있는데, 이는 전자공학과 포토닉스에 자주 사용됩니다.
무엇이 문제입니까?
컴퓨터 계산을 통해 빛을 극미량의 지점에 집중시키는 것이 가능하다는 것을 알 수 있지만 이는 이론상으로만 적용 가능합니다.
새로운 연구에서 과학자들은 다음을 사용했습니다.실제 광자 나노기술과 그 현재 한계에 대한 모든 이용 가능한 지식을 컴퓨터에 로드했습니다. 그런 다음 그들은 그에게 전례 없는 작은 영역, 즉 광학 나노공동에서 광자를 수집하는 패턴을 찾아달라고 '요청'했습니다. 그게 도움이 됐어요. 이 장치는 같은 대학의 실험실에서 제작되었습니다.
적색 레이저 빔의 회절 패턴,다른 접시의 작은 둥근 구멍을 통과한 후 접시에 만들어집니다. 물리적 광학은 회절과 같은 효과를 설명하는 데 사용됩니다. 저자: Wisky
광학 나노공동은 구조이다빛을 잡아서 빛이 퍼지는 것을 방지하도록 특별히 설계되었습니다. 마치 그가 두 개의 거울 사이에 갇혀 앞뒤로 던져지는 것과 같습니다. 거울이 서로 가까이 배치될수록 거울 사이의 빛은 더 강해집니다.
나노공진기는 무엇으로, 어떻게 만들어집니까?
새로운 실험을 위해 물리학자들은 나비 형태의 구조를 개발했습니다. 특별한 모양 덕분에 광자를 특히 효과적으로 압축합니다. 나노공진기 자체는 실리콘으로 만들어졌다.
나노공진기용 소재는 순수 개발대학 구내 및 공동의 기반이 되는 템플릿은 고유한 토폴로지 최적화 방법을 사용하여 최적화되고 설계되었습니다.
청정실은 공기가 통하는 방이다.먼지, 미생물, 에어로졸 입자 및 화학 증기와 같은 입자의 입방 미터당 크기 및 수는 미리 결정된 특정 범위 내에서 유지됩니다. 이러한 건물에는 특별한 국제 표준이 있으며 특수 장비로 청결을 보장합니다.
원래 교량 및 항공기 날개 설계를 위해 개발된 최적화 방법은 나노광자 구조에 사용되었습니다.
왜 이것이 중요한가요?
개발의 저자는 자신의 발견이데이터 센터, 컴퓨터, 전화 등에서 에너지를 소비하는 구성 요소의 수를 줄이는 혁신적인 기술을 개발하는 데 중요합니다.
컴퓨터 및 센터의 에너지 소비데이터 처리량은 계속해서 증가하고 있으며, 더 적은 전력을 소비하는 보다 탄력적인 칩 아키텍처가 필요합니다. 이는 전기 회로를 광학 부품으로 교체함으로써 달성할 수 있습니다. 과학자들은 빛과 전자 사이의 “노동 분업”이 여기에 도움이 되기를 바라고 있습니다. 모든 것은 빛이 통신에 사용되고 전자 장치가 데이터 처리에 사용되는 인터넷과 같습니다. 유일한 차이점은 두 기능이 모두 동일한 칩에 내장되어야 한다는 것입니다. 이것이 빛을 전자 부품과 동일한 크기로 압축하는 것이 중요한 이유입니다. 과학자들의 실험은 이것이 실제로 가능하다는 것을 보여주었습니다.
이는 더 많은 발전을 향한 중요한 단계입니다.데이터 센터 및 미래 컴퓨터의 광학 연결을 위한 나노레이저와 같은 에너지 효율적인 기술. 그러나 엔지니어들은 아직 갈 길이 멀다.
다음은 무엇입니까?
과학자들은 계속 연구할 계획이다최적의 솔루션을 찾기 위해 방법과 재료를 개선합니다. 그들은 기술이 발전함에 따라 점점 더 강렬한 광자를 생성할 수 있을 것이라고 확신합니다. 개발의 저자들은 이것이 이 원리에 초점을 맞춘 물리학 및 광자 나노기술 분야의 일련의 주요 개발 중 첫 번째일 뿐이라고 확신합니다.
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