Kontroller lys og nanopartikler for å vise forskjellige bilder, og deretter overføre andre data fra
Det viktigste med det nye arbeidet til forskere
For å forstå nøyaktig hva forskerne gjorde, tenk på et vindu. Det er inngravert et bilde på den ene siden, men på den andre siden er bildet helt annerledes.
Dette kan virke umulig, men faktiskdette er resultatene oppnådd av forskere fra National University i Australia (ANU). Teamet har utviklet bittesmå, gjennomskinnelige nanopartikler som viser to forskjellige bilder når de sees fra forskjellige vinkler.
Under et av eksperimentene laget forskerne et lysbilde som samtidig avbildet det australske kontinentet og operahuset i Sydney.
Et lysbilde som viser to bilder samtidig
Feltet som forskere studerer kallesikke-lineær optikk. Funn på dette området kan brukes til å forbedre fotonisk databehandling, som er databehandling som bruker synlig eller infrarødt lys i stedet for strøm for å overføre data.
Hvordan virker det?
Vanligvis går lys samme vei gjennom det samme materialet, for eksempel glass eller vann.
Forskerne bestemte seg for å reversere denne prosessen oghar utviklet bittesmå glass som er belagt med nanopartikler i form av sylindere. For å få en følelse av skala, se for deg at 12 000 av disse partiklene kan passe inn i tverrsnittet av et menneskehår.
Disse nanopartikler kontrollerte strømmen av lys, som veiskilt som gir retning til trafikken, forklarer fysiker Sergey Kruk.
Skjematisk fremstilling av hvordan lys beveger seg
"Vi var i stand til å introdusere asymmetri i måten lys forplanter seg på. Så når det forplanter seg fremover/bakover, får vi helt andre resultater," sa han.
Forfatterne av arbeidet kaller disse "veiskilt" ikke-lineære dielektriske resonatorer.
De sylinderformede nanopartikler ble laget av to lag silisium og silisiumnitrid. Hvert lag hadde en annen brytningsindeks. Dette betyr at lyset passerte forskjellig gjennom hvert medium.
Nanopartikler kan plasseres slik at deglødet eller var mørke når lys passerer gjennom dem fremover eller bakover. Det er som små piksler som enten lyser eller ikke lyser. Forfatterne laget et mønster av dem, som til sammen så ut som et enkelt bilde.
"Vanligvis består bilder av individuelle piksler. Og vi kan sette sammen disse pikslene til alle mønstrene du liker," sa Crook.
Benjamin Eggleton, direktør for instituttetNanoteknologi i Sydney, kalte denne studien et stort resultat. Dette, sier han, er viktig fysikk som kan brukes i ulike applikasjoner. Den mest åpenbare applikasjonen, sier han, er i nanofotoniske komponenter for databehandling.
Nøkkelelement av elektronisk databehandling og kompleksmikrobrikkearkitektur - diode. Den lar strømmen flyte i bare én retning. I fotonikk eller lysbasert databehandling brukes en isolator i stedet for en diode.
I følge professor Eggleton er dagens isolatorer svært klumpete og vanskelige å produsere, men arbeidet til ANU-forskere kan føre til små og enkle design.
Fotoniske kretser, eller optisk databehandlingkalt fremtidens databehandling. De kan gjøres mindre enn elektroniske, og de kjører også med høyere hastigheter, bruker mindre strøm og genererer mindre varme.
Mange globale kvantedatabedrifter er avhengige av fotoniske kretser, bemerker Eggleton.
Hva med internett?
Det er også en oppfatning at ny teknologi vil hjelpegjør Internett raskere og billigere. Dr. Lei Wang fra Southeast University i Kina sa: "Selv om formålet med disse bildene hovedsakelig er kunstnerisk, viser de potensialet til denne nye teknologien.
"I virkelige applikasjoner kan disse nanopartikler settes sammen til komplekse systemer som effektivt vil kontrollere strømmen av lys - for eksempel i neste generasjon kommunikasjonsinfrastruktur."
Ifølge Dr. Crook, evnenKontroll av lysstrømmen på nanoskala sikrer at lys "vil gå dit det skal gå og ikke gå dit det ikke skal gå." Dette kan skape en raskere Internett-tilkobling som krever mindre strøm for å fungere, bemerker teamet.
For eksempel, i 2020, skapte forskere et fotonet opplegg som overfører 44,2 terabit data per sekund over en optisk fiber over en avstand på 76 km. Dette er omtrent 1 million ganger raskere enn gjennomsnittlig bredbåndsnedlastingshastighet.
Crook mener at fysikere i dag først har begynt å forstå hvordan intenst lys påvirker strukturen til materialer på nanoskala.
"I dag har forskere blitt utrolig vellykkede i å administrereelektrisk strøm, men vi vet fortsatt lite om å kontrollere lysstråler. Denne forskningen kan være det første viktige skrittet mot å lage en kompleks enhet for å kontrollere bevegelsen av lysstråler. Dette ligner på enheter fra midten av 1900-tallet som kontrollerte bevegelsen av elektriske strømmer,” konkluderte Crook.
Les mer:
Den unge stjernen "gjemt" noe som endret synet til forskere om universet. Hovedtingen
To planeter funnet ikke langt fra jorden som ligner veldig på vår
Fysikere har laget en atomlaser som kan fungere for alltid