Valdykite šviesą ir nanodaleles, kad būtų rodomos skirtingos nuotraukos, o tada perduotų kitus duomenis
Svarbiausia apie naujus mokslininkų darbus
Norėdami tiksliai suprasti, ką tyrėjai padarė, pagalvokite apie langą. Vienoje jo pusėje yra išgraviruotas vaizdas, bet kitoje pusėje vaizdas visai kitoks.
Tai gali atrodyti neįmanoma, bet iš tikrųjųtokius rezultatus gavo Australijos nacionalinio universiteto (ANU) mokslininkai. Komanda sukūrė mažas, permatomas nanodaleles, kurios rodo du skirtingus vaizdus žiūrint iš skirtingų kampų.
Vieno iš eksperimentų metu mokslininkai padarė skaidrę, kurioje vienu metu buvo pavaizduotas Australijos žemynas ir Sidnėjaus operos teatras.
Skaidrė, kurioje vienu metu rodomos dvi nuotraukos
Mokslininkų tyrinėjama sritis vadinamanetiesinė optika. Šios srities atradimai galėtų būti panaudoti tobulinant fotoninį skaičiavimą, kuris duomenims perduoti naudoja matomą ar infraraudonąją šviesą, o ne srovę.
Kaip tai veikia?
Paprastai šviesa sklinda tuo pačiu keliu per tą pačią medžiagą, pvz., stiklą ar vandenį.
Tyrėjai nusprendė pakeisti šį procesą irsukūrė mažyčius stiklus, kurie yra padengti nanodalelėmis cilindrų pavidalu. Norėdami pajusti mastelį, įsivaizduokite, kad 12 000 šių dalelių gali tilpti žmogaus plauko skerspjūvyje.
Šios nanodalelės valdė šviesos srautą, kaip kelio ženklai, duodantys kryptį eismui, aiškina fizikas Sergejus Krukas.
Scheminis vaizdas, kaip sklinda šviesa
„Mes sugebėjome įvesti asimetriją į šviesos sklidimo būdą. Taigi, kai jis sklinda pirmyn/atgal, gauname visiškai skirtingus rezultatus“, – sakė jis.
Darbo autoriai šiuos „kelio ženklus“ vadina netiesiniais dielektriniais rezonatoriais.
Cilindro formos nanodalelės buvo pagamintos iš dviejų silicio ir silicio nitrido sluoksnių. Kiekvienas sluoksnis turėjo skirtingą lūžio rodiklį. Tai reiškia, kad šviesa per kiekvieną terpę praėjo skirtingai.
Nanodalelės gali būti dedamos taip, kad josšvytėjo arba buvo tamsūs, kai šviesa praeina pro juos į priekį arba atgal. Tai tarsi maži pikseliai, kurie arba užsidega, arba neužsidega. Iš jų autoriai padarė raštą, kuris kartu atrodė kaip vienas paveikslas.
„Paprastai vaizdai susideda iš atskirų pikselių. Ir mes galime surinkti tuos pikselius į bet kokius jums patinkančius modelius“, - sakė Crookas.
Benjaminas Eggletonas, instituto direktoriusNanotechnologijos Sidnėjuje šį tyrimą pavadino dideliu rezultatu. Tai, pasak jo, yra svarbi fizika, kurią galima naudoti įvairiose programose. Anot jo, akivaizdžiausias pritaikymas yra nanofotoniniai skaičiavimo komponentai.
Pagrindinis elektroninio skaičiavimo elementas ir kompleksasmikroschemos architektūra – diodas. Tai leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi. Fotonikoje arba šviesos pagrindu skaičiuojant vietoj diodo naudojamas izoliatorius.
Profesoriaus Eggleton teigimu, šiandieniniai izoliatoriai yra labai dideli ir juos sunku pagaminti, tačiau ANU mokslininkų darbas gali lemti mažus ir paprastus dizainus.
Fotoninės grandinės arba optinis skaičiavimasvadinama kompiuterijos ateitimi. Jie gali būti mažesni nei elektroniniai, be to, jie veikia didesniu greičiu, naudoja mažiau energijos ir generuoja mažiau šilumos.
Daugelis pasaulinių kvantinių skaičiavimų įmonių remiasi fotoninėmis grandinėmis, pažymi Eggletonas.
O kaip internetas?
Taip pat yra nuomonė, kad naujos technologijos padėspadaryti internetą greitesnį ir pigesnį. Daktaras Lei Wangas iš Pietryčių universiteto Kinijoje sakė: „Nors šių vaizdų tikslas daugiausia meninis, jie parodo šios naujos technologijos potencialą.
„Realiose programose šios nanodalelės gali būti surinktos į sudėtingas sistemas, kurios veiksmingai valdys šviesos srautą, pavyzdžiui, naujos kartos ryšių infrastruktūroje.
Pasak daktaro Crook, gebėjimasŠviesos srauto kontrolė nanoskalėje užtikrina, kad šviesa „eitų ten, kur ji turėtų eiti, o ne ten, kur neturėtų eiti“. Taip galima sukurti greitesnį interneto ryšį, kuriam veikti reikia mažiau elektros energijos, pažymi komanda.
Pavyzdžiui, 2020 metais mokslininkai sukūrė fotonąschema, perduodanti 44,2 terabito duomenų per sekundę optiniu pluoštu 76 km atstumu. Tai yra maždaug 1 milijoną kartų greičiau nei vidutinis plačiajuosčio ryšio atsisiuntimo greitis.
Crookas mano, kad fizikai šiandien tik pradėjo suprasti, kaip intensyvi šviesa veikia medžiagų struktūrą nanoskalėje.
„Šiandien mokslininkams nepaprastai pasisekė valdytielektros srovė, tačiau apie šviesos spindulių valdymą vis dar mažai žinome. Šis tyrimas gali būti pirmasis svarbus žingsnis kuriant sudėtingą šviesos spindulių judėjimo valdymo įrenginį. Tai panašu į XX amžiaus vidurio įrenginius, kurie valdė elektros srovių judėjimą“, – apibendrino Crookas.
Skaityti daugiau:
Jaunoji žvaigždė „paslėpė“ tai, kas pakeitė mokslininkų požiūrį į Visatą. Pagrindinis dalykas
Netoli Žemės rastos dvi planetos, labai panašios į mūsų
Fizikai sukūrė atominį lazerį, kuris gali veikti amžinai