Инжењери су направили диелектрични нанорезонатор који концентрише светлост у запремину од 12 пута
Која је граница дифракције?
До недавно, међу физичарима је билоРаширено је веровање да је немогуће компресовати светлост испод такозване границе дифракције. Ово је минимална величина тачке која се може добити фокусирањем електромагнетног зрачења.&нбсп;
Изузетак је употреба металананочестице, које, међутим, такође апсорбују светлост. Стога се чинило немогућим да се снажно компресује у диелектричним материјалима као што је силицијум. А ово је кључни материјал за развој будућих уређаја. Имају једну важну предност - не апсорбују светлост.
Занимљиво, 2006. научници теоретскидоказао да граница дифракције не важи за диелектрике. Међутим, то нико није успео да покаже у пракси. Разлог је једноставан - инжењери нису били у стању да изграде неопходну диелектричну наноструктуру.
Сада запослени на Техничком универзитетуДанска је успела, изградили су диелектрични нанорезонатор који концентрише светлост у запремини 12 пута мањој од границе дифракције.
Шта је помогло научницима?
Теорија границе дифракције описује ту светлостнемогуће фокусирати у запремини мањој од половине таласне дужине у оптичком систему. На пример, ово утиче на резолуцију у микроскопима. Међутим, наноструктуре могу бити састављене од елемената много мањих од таласне дужине. То значи да граница дифракције више није нешто фундаментално.
Када се светлост компресује, постаје интензивнија, побољшавајући интеракцију између светлости и материјала. Посебно диелектрични.
Шта су диелектрични материјали?
Диелектрици су материјали који не проводеелектрична струја. Стакло, гума и пластика су примери диелектричних материјала и у супротности су са металима, који су електрично проводљиви. Пример диелектричног материјала је силицијум, који се често користи у електроници, као и у фотоници.
У чему је проблем?
Иако компјутерски прорачуни показују да је могуће концентрисати светлост у бесконачно малу тачку, ово је применљиво само у теорији.
У новој студији научници су користилисво доступно знање о стварној фотонској нанотехнологији и њеним тренутним ограничењима и учитао у компјутер. Затим су га „замолили“ да пронађе образац који сакупља фотоне у невиђено малом региону — оптичкој наношупљини. То је помогло. Уређај је направљен у лабораторији на истом универзитету.
Дифракциони образац црвеног ласерског зрака,направљен на тањиру након проласка кроз малу округлу рупу у другој плочи. Физичка оптика се користи за објашњење ефеката као што је дифракција. Аутор: Виски
Оптичке наношупљине су структуреспецијално дизајниран да задржи светлост, спречавајући њено ширење. Као да је заробљен између два огледала, бачен напред-назад. Што су огледала ближе једно другом, то је светлост између њих интензивнија.
Од чега је направљен нанорезонатор и како?
За нови експеримент, физичари су развили структуру у облику лептира. Захваљујући свом посебном облику, посебно ефикасно компресује фотоне. Сам нанорезонатор је направљен од силицијума.
Материјал за нанорезонатор је развијен у чистомпросторије универзитета, а шаблони на којима се заснива кавитет су оптимизовани и дизајнирани коришћењем јединствене методе оптимизације топологије.
Чиста соба је просторија у којој је ваздухвеличина и број честица по кубном метру као што су прашина, микроорганизми, честице аеросола и хемијске паре се одржавају у одређеном унапред одређеном опсегу. За такве просторије постоје посебни међународни стандарди, њихова чистоћа је обезбеђена специјалном опремом.
Првобитно развијен за пројектовање мостова и крила авиона, метода оптимизације је коришћена за нанофотонске структуре.
Зашто је то важно?
Аутори развоја су уверени да њихово откриће имакритичне за развој револуционарних технологија које смањују број компоненти које троше енергију у центрима података, рачунарима, телефонима и још много тога.
Потрошња енергије рачунара и центараОбрада података наставља да расте и постоји потреба за отпорнијим архитектурама чипова које троше мање енергије. Ово се може постићи заменом електричних кола оптичким компонентама. Научници се надају да ће ту помоћи „подела рада“ између светлости и електрона. Све је као на Интернету, где се за комуникацију користи светлост, а за обраду података електроника. Једина разлика је у томе што обе функције морају бити уграђене у исти чип. Због тога је толико важно компресовати светлост на исту величину као електронске компоненте. Експеримент научника показао је да је то заиста могуће.
Ово је важан корак ка&нбсп;вишем развојуенергетски ефикасну технологију, као што су наноласери за оптичке везе у центрима података и будућим рачунарима. Међутим, пред инжењерима је још дуг пут.
Шта је следеће?
Научници планирају да наставе са радоми побољшати методе и материјале за проналажење оптималног решења. Они су уверени да ће моћи да стварају све интензивније фотоне како технологија буде напредовала. Аутори развоја су уверени да је ово само први у низу великих развоја у области физике и фотонске нанотехнологије усмерених на овај принцип.
Опширније:
Археолози су званично потврдили легенде из Библије
Испоставило се шта се дешава са ћелијама тела када срце умре
Старлинк сигнал је хакован да се користи као алтернатива ГПС-у