Kontroluj światło i nanocząsteczki, aby wyświetlać różne obrazy, a następnie przesyłaj inne dane
Najważniejsze w nowej pracy naukowców
Aby dokładnie zrozumieć, co zrobili badacze, pomyśl o oknie. Po jednej stronie jest wygrawerowany obraz, ale po drugiej stronie jest on zupełnie inny.
Może się to wydawać niemożliwe, ale w rzeczywistościsą to wyniki uzyskane przez naukowców z National University w Australii (ANU). Zespół opracował maleńkie, półprzezroczyste nanocząsteczki, które pokazują dwa różne obrazy oglądane pod różnymi kątami.
Podczas jednego z eksperymentów naukowcy wykonali slajd, który przedstawiał jednocześnie kontynent australijski i operę w Sydney.
Slajd, który pokazuje dwa zdjęcia jednocześnie
Dziedzina, którą badają naukowcy, nazywa sięoptyka nieliniowa. Odkrycia w tej dziedzinie można wykorzystać do udoskonalenia obliczeń fotonicznych, czyli obliczeń wykorzystujących do przesyłania danych światło widzialne lub podczerwone, a nie prąd.
Jak to działa?
Zazwyczaj światło przemieszcza się tą samą drogą przez ten sam materiał, np. szkło lub wodę.
Naukowcy postanowili odwrócić ten proces iopracowali maleńkie szkła pokryte nanocząsteczkami w postaci cylindrów. Aby zorientować się w skali, wyobraź sobie, że 12 000 tych cząstek może zmieścić się w przekroju ludzkiego włosa.
Te nanocząsteczki sterowały przepływem światła, podobnie jak znaki drogowe wskazujące kierunek ruchu, wyjaśnia fizyk Sergey Kruk.
Schematyczne przedstawienie ruchu światła
„Udało nam się wprowadzić asymetrię w sposobie rozchodzenia się światła. Kiedy więc propaguje się do przodu/do tyłu, otrzymujemy zupełnie inne wyniki” – powiedział.
Autorzy pracy nazywają te „znaki drogowe” nieliniowymi rezonatorami dielektrycznymi.
Nanocząstki w kształcie walca wykonano z dwóch warstw krzemu i azotku krzemu. Każda warstwa miała inny współczynnik załamania światła. Oznacza to, że światło przechodziło przez każde medium inaczej.
Nanocząstki można umieszczać tak, abyświeciły lub były ciemne, gdy światło przechodziło przez nie do przodu lub do tyłu. To jak małe piksele, które albo się świecą, albo nie świecą. Autorzy wykonali z nich wzór, który razem wyglądał jak jeden obraz.
„Zwykle obrazy składają się z pojedynczych pikseli. I możemy złożyć te piksele w dowolne wzory” – powiedział Crook.
Benjamin Eggleton, dyrektor InstytutuNanotechnologia w Sydney nazwała to badanie ważnym wynikiem. Mówi, że to ważna fizyka, którą można wykorzystać w różnych zastosowaniach. Jak mówi, najbardziej oczywistym zastosowaniem są komponenty nanofotoniczne do obliczeń.
Kluczowy element obliczeń elektronicznych i kompleksarchitektura mikroprocesorowa - dioda. Umożliwia przepływ prądu tylko w jednym kierunku. W fotonice lub obliczeniach opartych na świetle zamiast diody stosuje się izolator.
Według profesora Eggletona dzisiejsze izolatory są bardzo nieporęczne i trudne w produkcji, ale prace naukowców z ANU mogą zaowocować powstaniem małych i prostych projektów.
Obwody fotoniczne lub obliczenia optycznenazwany przyszłością informatyki. Mogą być mniejsze niż elektroniczne, a ponadto działają z większą prędkością, zużywają mniej energii i generują mniej ciepła.
Wiele globalnych firm zajmujących się obliczeniami kwantowymi polega na obwodach fotonicznych, zauważa Eggleton.
A co z internetem?
Istnieje również opinia, że z pomocą przyjdą nowe technologieuczynić Internet szybszym i tańszym. Dr Lei Wang z Uniwersytetu Południowo-Wschodniego w Chinach powiedział: „Chociaż cel tych zdjęć jest głównie artystyczny, pokazują one potencjał tej nowej technologii.
„W rzeczywistych zastosowaniach te nanocząstki można łączyć w złożone systemy, które będą skutecznie kontrolować przepływ światła – na przykład w infrastrukturze komunikacyjnej nowej generacji”.
Według doktora Crooka, zdolnośćKontrolowanie przepływu światła w nanoskali gwarantuje, że światło „dotrze tam, gdzie powinno, a nie tam, gdzie nie powinno”. Zespół zauważa, że może to stworzyć szybsze połączenie internetowe, które wymaga mniej energii do działania.
Na przykład w 2020 roku naukowcy stworzyli fotonschemat przesyłający 44,2 terabitów danych na sekundę za pośrednictwem światłowodu na odległość 76 km. To około 1 milion razy szybciej niż średnia prędkość pobierania łącza szerokopasmowego.
Crook uważa, że dzisiejsi fizycy dopiero zaczęli rozumieć, jak intensywne światło wpływa na strukturę materiałów w nanoskali.
„Dzisiaj naukowcy odnieśli niesamowity sukces w zarządzaniuprąd elektryczny, ale wciąż niewiele wiemy o kontrolowaniu promieni świetlnych. Badania te mogą być pierwszym ważnym krokiem w kierunku stworzenia złożonego urządzenia sterującego ruchem promieni świetlnych. Przypomina to urządzenia z połowy XX wieku, które kontrolowały przepływ prądu elektrycznego” – podsumował Crook.
Czytaj więcej:
Młoda gwiazda „ukryła” coś, co zmieniło pogląd naukowców na temat Wszechświata. Główna rzecz
Dwie planety znalezione niedaleko Ziemi, które są bardzo podobne do naszej
Fizycy stworzyli laser atomowy, który może działać w nieskończoność