Controlați lumina și nanoparticulele pentru a afișa diferite imagini și apoi transmiteți alte date către
Principalul lucru despre noua activitate a oamenilor de știință
Pentru a înțelege exact ce au făcut cercetătorii, gândiți-vă la o fereastră.Pe o parte a acesteia este gravată o imagine, dar pe cealaltă parte imaginea este complet diferită.
Acest lucru poate părea imposibil, dar, de fapt,acestea sunt rezultatele obținute de oamenii de știință de la Universitatea Națională din Australia (ANU). Echipa a dezvoltat nanoparticule minuscule, translucide, care arată două imagini diferite când sunt privite din unghiuri diferite.
În timpul unuia dintre experimente, oamenii de știință au făcut un diapozitiv în care continentul australian a fost descris în același timpși Opera din Sydney.
Un diapozitiv care arată două imagini în același timp
Descoperirile din acest domeniu pot fi folosite pentru a îmbunătăți calculul fotonic, care utilizează lumina vizibilă sau infraroșie, mai degrabă decât curentul, pentru a transmite date.
Cum funcționează?
De obicei, lumina călătorește în același mod prin același material, cum ar fi sticla sau apa.
Cercetătorii au decis să inverseze acest proces șiau dezvoltat pahare minuscule care sunt acoperite cu nanoparticule sub formă de cilindri. Pentru a obține o senzație de scară, imaginați-vă că 12.000 dintre aceste particule ar putea încăpea în secțiunea transversală a unui păr uman.
Aceste nanoparticule controlau fluxul luminii, precum semnele rutiere care dau directie traficului, explica fizicianul Sergey Kruk.
Reprezentare schematică a modului în care se deplasează lumina
„Am reușit să introducem asimetrie în modul în care se propagă lumina. Deci, atunci când se propagă înainte/înapoi, obținem rezultate complet diferite”, a spus el.
Autorii lucrării numesc aceste „semne rutiere” rezonatoare dielectrice neliniare.
Nanoparticulele în formă de cilindru au fost realizate din două straturi de siliciu și nitrură de siliciu.Fiecare strat a avut un indice de refracție diferit, ceea ce înseamnă că luminaa trecut prin fiecare miercuri într-un mod diferit.
Nanoparticulele pot fi plasate astfel încât acesteastrăluceau sau erau întunecate când lumina trece prin ele înainte sau înapoi. Este ca niște pixeli minusculi care fie se aprind, fie nu se aprind. Autorii au făcut un model din ele, care împreună păreau o singură imagine.
„De obicei, imaginile sunt formate din pixeli individuali. Și putem asambla acești pixeli în orice tipare doriți”, a spus Crook.
Benjamin Eggleton, directorul InstitutuluiNanotehnologia din Sydney, a numit acest studiu un rezultat major. Aceasta, spune el, este o fizică importantă care poate fi folosită în diferite aplicații. Cea mai evidentă aplicație, spune el, este în componentele nanofotonice pentru calcul.
Element cheie al calculului electronic și complexarhitectura microcipului - dioda. Permite curentului să circule într-o singură direcție. În fotonică sau în calculul bazat pe lumină, se folosește un izolator în locul unei diode.
Potrivit profesorului Eggleton, izolatoarele de astăzi sunt foarte voluminoase și dificil de fabricat, dar munca oamenilor de știință de la ANU ar putea duce la proiecte mici și simple.
Circuite fotonice sau calcule opticenumit viitorul calculatoarelor. Ele pot fi mai mici decât cele electronice și, de asemenea, rulează la viteze mai mari, folosesc mai puțină energie și generează mai puțină căldură.
Multe companii globale de calcul cuantic se bazează pe circuite fotonice, notează Eggleton.
Dar internetul?
Există, de asemenea, opinia că noua tehnologie va ajutaface internetul mai rapid și mai ieftin. Dr. Lei Wang de la Universitatea de Sud-Est din China a spus: „Deși scopul acestor imagini este în principal artistic, ele demonstrează potențialul acestei noi tehnologii.
„În aplicațiile din lumea reală, aceste nanoparticule pot fi asamblate în sisteme complexe care vor controla eficient fluxul de lumină – de exemplu, în următoarea generație de infrastructură de comunicații”.
Potrivit Dr. Crook, abilitateaControlul fluxului de lumină la scară nanometrică asigură că lumina „va merge acolo unde ar trebui să meargă și nu va merge unde nu ar trebui să ajungă”. Acest lucru poate crea o conexiune la internet mai rapidă, care necesită mai puțină energie electrică pentru a funcționa, notează echipa.
De exemplu, în 2020, oamenii de știință au creat un fotono schemă care transmite 44,2 terabiți de date pe secundă printr-o fibră optică pe o distanță de 76 km. Aceasta este de aproximativ 1 milion de ori mai mare decât viteza medie de descărcare în bandă largă.
Crook crede că fizicienii de astăzi au început abia să înțeleagă cât de intensă lumina afectează structura materialelor la scară nanometrică.
„Astăzi, oamenii de știință au avut un succes incredibil în managementcurent electric, dar știm încă puține despre controlul razelor de lumină. Această cercetare poate fi primul pas important către crearea unui dispozitiv complex pentru controlul mișcării razelor de lumină. Acest lucru este similar cu dispozitivele de la mijlocul secolului al XX-lea care controlau mișcarea curenților electrici”, a concluzionat Crook.
Citeste mai mult:
Tânăra vedetă a „ascuns” ceva care a schimbat viziunea oamenilor de știință despre Univers. Lucrul principal
Două planete găsite nu departe de Pământ care sunt foarte asemănătoare cu ale noastre
Fizicienii au creat un laser atomic care poate funcționa pentru totdeauna