Kontrolējiet gaismu un nanodaļiņas, lai parādītu dažādus attēlus un pēc tam pārsūtītu citus datus no
Galvenais par jauno zinātnieku darbu
Lai precīzi saprastu, ko pētnieki darīja, padomājiet par logu. Tam vienā pusē ir iegravēts attēls, bet otrā pusē attēls ir pavisam cits.
Tas var šķist neiespējami, bet patiesībāšādus rezultātus ieguvuši Austrālijas Nacionālās universitātes (ANU) zinātnieki. Komanda ir izstrādājusi mazas, caurspīdīgas nanodaļiņas, kas parāda divus dažādus attēlus, skatoties no dažādiem leņķiem.
Vienā no eksperimentiem zinātnieki izgatavoja slaidu, kurā vienlaikus bija attēlots Austrālijas kontinents un Sidnejas opera.
Slaids, kurā vienlaikus tiek rādīti divi attēli
Lauku, kuru pēta zinātnieki, saucnelineārā optika. Atklājumus šajā jomā varētu izmantot, lai uzlabotu fotonisko skaitļošanu, kas ir skaitļošana, kas datu pārraidei izmanto redzamo vai infrasarkano gaismu, nevis strāvu.
Kā tas darbojas?
Parasti gaisma pārvietojas vienādi caur to pašu materiālu, piemēram, stiklu vai ūdeni.
Pētnieki nolēma mainīt šo procesu unir izstrādājuši sīkas brilles, kas ir pārklātas ar nanodaļiņām cilindru veidā. Lai iegūtu mēroga sajūtu, iedomājieties, ka 12 000 šo daļiņu varētu ietilpt cilvēka mata šķērsgriezumā.
Šīs nanodaļiņas kontrolēja gaismas plūsmu, tāpat kā ceļa zīmes, kas dod virzienu satiksmei, skaidro fiziķis Sergejs Kruks.
Shematisks attēlojums, kā gaisma ceļo
"Mēs varējām ieviest asimetriju gaismas izplatīšanās veidā. Tātad, kad tas izplatās uz priekšu/atpakaļ, mēs iegūstam pilnīgi atšķirīgus rezultātus, ”viņš teica.
Darba autori šīs "ceļa zīmes" sauc par nelineāriem dielektriskiem rezonatoriem.
Cilindra formas nanodaļiņas tika izgatavotas no diviem silīcija un silīcija nitrīda slāņiem. Katram slānim bija atšķirīgs refrakcijas indekss. Tas nozīmē, ka gaisma caur katru vidi izgāja atšķirīgi.
Nanodaļiņas var novietot tā, lai tāskvēloja vai bija tumšs, kad gaisma iet caur tām uz priekšu vai atpakaļ. Tas ir kā mazi pikseļi, kas vai nu iedegas, vai neiedegas. Autori no tiem izveidoja rakstu, kas kopā izskatījās kā viens attēls.
"Parasti attēli tiek veidoti no atsevišķiem pikseļiem. Un mēs varam apkopot šos pikseļus jebkādos modeļos, kas jums patīk, ”sacīja Krūks.
Bendžamins Egltons, institūta direktorsNanotehnoloģijas Sidnejā šo pētījumu sauca par galveno rezultātu. Viņš saka, ka tā ir svarīga fizika, ko var izmantot dažādās lietojumprogrammās. Viņš saka, ka visredzamākais pielietojums ir skaitļošanas nanofotoniskās sastāvdaļas.
Elektroniskās skaitļošanas galvenais elements un komplekssmikročipu arhitektūra - diode. Tas ļauj strāvai plūst tikai vienā virzienā. Fotonikā vai gaismas skaitļošanā diodes vietā izmanto izolatoru.
Saskaņā ar profesora Egltona teikto, mūsdienu izolatori ir ļoti apjomīgi un grūti izgatavojami, taču ANU zinātnieku darba rezultātā var izveidot mazus un vienkāršus dizainus.
Fotoniskās shēmas jeb optiskā skaitļošanasauc par skaitļošanas nākotni. Tos var izgatavot mazākus par elektroniskajiem, turklāt tie darbojas ar lielāku ātrumu, patērē mazāk enerģijas un rada mazāk siltuma.
Daudzi globālie kvantu skaitļošanas uzņēmumi paļaujas uz fotoniskajām shēmām, atzīmē Egltons.
Kā ar internetu?
Pastāv arī viedoklis, ka jaunā tehnoloģija palīdzēspadarīt internetu ātrāku un lētāku. Dr Lei Vans no Dienvidaustrumu universitātes Ķīnā sacīja: “Lai gan šo attēlu mērķis galvenokārt ir māksliniecisks, tie demonstrē šīs jaunās tehnoloģijas potenciālu.
"Reālās pasaules lietojumos šīs nanodaļiņas var salikt sarežģītās sistēmās, kas efektīvi kontrolēs gaismas plūsmu - piemēram, nākamās paaudzes sakaru infrastruktūrā."
Saskaņā ar Dr Crook, spējaGaismas plūsmas kontrole nanomērogā nodrošina, ka gaisma "nonāks tur, kur tai vajadzētu iet, un nenonāks tur, kur tai nevajadzētu iet". Tas var radīt ātrāku interneta savienojumu, kura darbībai nepieciešams mazāk elektrības, atzīmē komanda.
Piemēram, 2020. gadā zinātnieki radīja fotonushēma, kas pārraida 44,2 terabitus datu sekundē pa optisko šķiedru 76 km attālumā. Tas ir aptuveni 1 miljonu reižu ātrāks nekā vidējais platjoslas lejupielādes ātrums.
Krūks uzskata, ka fiziķi mūsdienās ir tikai sākuši saprast, kā intensīva gaisma ietekmē materiālu struktūru nanomērogā.
"Šodien zinātnieki ir kļuvuši neticami veiksmīgi pārvaldībāelektriskā strāva, taču mēs joprojām maz zinām par gaismas staru kontroli. Šis pētījums var būt pirmais svarīgais solis ceļā uz sarežģītas ierīces izveidi gaismas staru kustības kontrolei. Tas ir līdzīgs 20. gadsimta vidus ierīcēm, kas kontrolēja elektrisko strāvu kustību,” secināja Kruks.
Lasīt vairāk:
Jaunā zvaigzne “slēpa” kaut ko, kas mainīja zinātnieku uzskatus par Visumu. Galvenais
Netālu no Zemes atrastas divas planētas, kas ir ļoti līdzīgas mūsējām
Fiziķi ir radījuši atomu lāzeru, kas var darboties mūžīgi