Bedien licht en nanodeeltjes om verschillende afbeeldingen weer te geven en verzend vervolgens andere gegevens
Het belangrijkste van het nieuwe werk van wetenschappers
Om precies te begrijpen wat de onderzoekers deden, moet je aan een raam denken. Aan de ene kant is een afbeelding gegraveerd, maar aan de andere kant is de afbeelding compleet anders.
Dit lijkt misschien onmogelijk, maar in feite isdit zijn de resultaten die zijn verkregen door wetenschappers van de National University in Australië (ANU). Het team heeft kleine, doorschijnende nanodeeltjes ontwikkeld die vanuit verschillende hoeken twee verschillende afbeeldingen laten zien.
Tijdens een van de experimenten maakten wetenschappers een dia waarop tegelijkertijd het Australische continent en het Sydney Opera House werden afgebeeld.
Een dia die twee afbeeldingen tegelijk laat zien
Het veld dat wetenschappers bestuderen heetniet-lineaire optica. Ontdekkingen op dit gebied kunnen worden gebruikt om het fotonisch computergebruik te verbeteren. Dit is computergebruik waarbij gebruik wordt gemaakt van zichtbaar of infrarood licht in plaats van stroom om gegevens te verzenden.
Hoe werkt het?
Normaal gesproken reist licht op dezelfde manier door hetzelfde materiaal, zoals glas of water.
De onderzoekers besloten dit proces om te draaien enhebben kleine glaasjes ontwikkeld die zijn bedekt met nanodeeltjes in de vorm van cilinders. Om een idee te krijgen van de schaal, stel je voor dat 12.000 van deze deeltjes in de dwarsdoorsnede van een mensenhaar passen.
Deze nanodeeltjes controleerden de lichtstroom, zoals verkeersborden die het verkeer richting geven, legt natuurkundige Sergey Kruk uit.
Schematische weergave van hoe licht reist
“We hebben asymmetrie kunnen introduceren in de manier waarop licht zich voortplant. Dus als het zich vooruit/achteruit voortplant, krijgen we totaal verschillende resultaten", zei hij.
De auteurs van het werk noemen deze "verkeersborden" niet-lineaire diëlektrische resonatoren.
De cilindervormige nanodeeltjes zijn gemaakt van twee lagen silicium en siliciumnitride. Elke laag had een andere brekingsindex. Dit betekent dat het licht op een andere manier door elk medium ging.
Nanodeeltjes kunnen zo worden geplaatst dat zegloeiden of waren donker wanneer het licht er vooruit of achteruit doorheen gaat. Het zijn net kleine pixels die oplichten of niet oplichten. De auteurs maakten er een patroon van, die er samen uitzagen als één enkele afbeelding.
“Meestal zijn afbeeldingen opgebouwd uit individuele pixels. En we kunnen die pixels samenvoegen tot elk patroon dat je maar wilt, "zei Crook.
Benjamin Eggleton, directeur van het InstituutNanotechnologie in Sydney noemde dit onderzoek een belangrijk resultaat. Dit is volgens hem belangrijke natuurkunde die in verschillende toepassingen kan worden gebruikt. De meest voor de hand liggende toepassing, zegt hij, is in nanofotonische componenten voor computers.
Sleutelelement van elektronisch computergebruik en complexemicrochiparchitectuur - diode. Het laat de stroom maar in één richting stromen. In fotonica of op licht gebaseerde computers wordt een isolator gebruikt in plaats van een diode.
Volgens professor Eggleton zijn de huidige isolatoren erg omvangrijk en moeilijk te vervaardigen, maar het werk van ANU-wetenschappers zou tot kleine en eenvoudige ontwerpen kunnen leiden.
Fotonische circuits of optische computersde toekomst van computers genoemd. Ze kunnen kleiner worden gemaakt dan elektronische, en ze draaien ook op hogere snelheden, verbruiken minder stroom en genereren minder warmte.
Veel wereldwijde bedrijven in kwantumcomputing vertrouwen op fotonische circuits, merkt Eggleton op.
Hoe zit het met internetten?
Er is ook een mening dat nieuwe technologie zal helpenmaak het internet sneller en goedkoper. Dr. Lei Wang van de Southeast University in China zei: “Hoewel het doel van deze beelden voornamelijk artistiek is, demonstreren ze het potentieel van deze nieuwe technologie.
"In toepassingen in de echte wereld kunnen deze nanodeeltjes worden samengevoegd tot complexe systemen die de lichtstroom effectief zullen regelen, bijvoorbeeld in de volgende generatie communicatie-infrastructuur."
Volgens Dr. Crook, het vermogenHet beheersen van de lichtstroom op nanoschaal zorgt ervoor dat licht "gaat waar het hoort te gaan en niet gaat waar het niet moet gaan." Dit kan een snellere internetverbinding creëren waarvoor minder elektriciteit nodig is, merkt het team op.
In 2020 creëerden wetenschappers bijvoorbeeld een fotoneen schema dat 44,2 terabit aan data per seconde over een optische vezel verzendt over een afstand van 76 km. Dit is ongeveer 1 miljoen keer sneller dan de gemiddelde downloadsnelheid via breedband.
Crook gelooft dat natuurkundigen nu pas beginnen te begrijpen hoe intens licht de structuur van materialen op nanoschaal beïnvloedt.
“Tegenwoordig zijn wetenschappers ongelooflijk succesvol geworden in het managenelektrische stroom, maar we weten nog steeds weinig over het beheersen van lichtstralen. Dit onderzoek kan de eerste belangrijke stap zijn op weg naar het creëren van een complex apparaat voor het controleren van de beweging van lichtstralen. Dit is vergelijkbaar met de apparaten uit het midden van de 20e eeuw die de beweging van elektrische stromen controleerden”, concludeerde Crook.
Lees verder:
De jonge ster 'verborg' iets dat de kijk van wetenschappers op het heelal veranderde. Het belangrijkste
Twee planeten niet ver van de aarde gevonden die erg op de onze lijken
Natuurkundigen hebben een atomaire laser gemaakt die voor altijd kan werken