Mühendisler, ışığı 12 kat daha büyük bir hacme yoğunlaştıran bir dielektrik nanorezonatör inşa ettiler.
Kırınım sınırı nedir?
Yakın zamana kadar fizikçiler arasındaIşığı sözde kırınım sınırının altına sıkıştırmanın imkansız olduğuna yaygın olarak inanılmaktadır. Bu, elektromanyetik radyasyonu odaklayarak elde edilebilecek minimum nokta boyutudur.
Bunun istisnası metal kullanımıdırAncak aynı zamanda ışığı da emen nanopartiküller. Bu nedenle silikon gibi dielektrik malzemelerde kuvvetli bir şekilde sıkıştırılması imkansız görünüyordu. Ve bu gelecekteki cihazların geliştirilmesi için önemli bir malzemedir. Önemli bir avantajları var; ışığı absorbe etmiyorlar.
İlginç bir şekilde, 2006 yılında bilim adamları teorik olarakkırınım sınırının dielektrikler için geçerli olmadığını kanıtladı. Ancak hiç kimse bunu pratikte gösteremedi. Nedeni basit; mühendisler gerekli dielektrik nanoyapıyı oluşturamadılar.
Artık Teknik Üniversite çalışanlarıDanimarka bunu başardı ve ışığı kırınım sınırından 12 kat daha az bir hacimde yoğunlaştıran bir dielektrik nanorezonatör inşa etti.
Bilim adamlarına ne yardımcı oldu?
Kırınım sınırı teorisi, ışığınoptik sistemdeki dalga boyunun yarısından daha küçük bir hacme odaklanmak imkansızdır. Örneğin bu durum mikroskoplardaki çözünürlüğü etkiler. Ancak nanoyapılar dalga boyundan çok daha küçük elementlerden oluşabilmektedir. Bu, kırınım sınırının artık temel bir şey olmadığı anlamına gelir.
Işık sıkıştırıldığında, daha yoğun hale gelir ve ışık ile malzemeler arasındaki etkileşimi artırır. Özellikle dielektrik.
Dielektrik malzemeler nelerdir?
Dielektrikler iletken olmayan malzemelerdirelektrik akımı. Cam, kauçuk ve plastik dielektrik malzemelerin örnekleridir ve elektriksel olarak iletken olan metallerle kontrast oluştururlar. Dielektrik malzemenin bir örneği, elektronikte ve fotonikte sıklıkla kullanılan silikondur.
Sorun nedir?
Her ne kadar bilgisayar hesaplamaları ışığı sonsuz küçük bir noktaya yoğunlaştırmanın mümkün olduğunu gösterse de, bu yalnızca teoride geçerlidir.
Yeni çalışmada bilim insanları şunları kullandı:Gerçek fotonik nanoteknoloji ve onun mevcut sınırlamaları hakkında mevcut tüm bilgileri topladım ve bunları bir bilgisayara yükledim. Daha sonra ondan fotonları eşi benzeri görülmemiş derecede küçük bir bölgede toplayan bir desen bulmasını "istediler": optik bir nano boşluk. Yardımcı oldu. Cihaz aynı üniversitedeki bir laboratuvarda üretildi.
Kırmızı lazer ışınının kırınım deseni,başka bir tabakta küçük yuvarlak bir delikten geçirilerek bir tabak üzerine yapılır. Fiziksel optik, kırınım gibi etkileri açıklamak için kullanılır. yazar: Wisky
Optik nano boşluklar yapılardırIşığı tutacak ve yayılmasını önleyecek şekilde özel olarak tasarlanmıştır. Sanki iki ayna arasında sıkışıp kalmış, ileri geri savruluyormuş gibi. Aynalar birbirine ne kadar yakın yerleştirilirse aralarındaki ışık o kadar yoğun olur.
Nanorezonatör neyden yapılmıştır ve nasıldır?
Fizikçiler yeni bir deney için kelebek şeklinde bir yapı geliştirdiler. Özel şekli sayesinde fotonları özellikle etkili bir şekilde sıkıştırır. Nanorezonatörün kendisi silikondan yapılmıştır.
Nanorezonatör için malzeme saf olarak geliştirildiüniversitenin binaları ve boşluğun dayandığı şablonlar, benzersiz bir topoloji optimizasyon yöntemi kullanılarak optimize edildi ve tasarlandı.
Temiz oda, havanın temizlendiği odadır.toz, mikroorganizmalar, aerosol parçacıkları ve kimyasal buharlar gibi parçacıkların metreküp başına boyutu ve sayısı önceden belirlenmiş belirli bir aralıkta tutulur. Bu tür tesisler için özel uluslararası standartlar vardır, temizliği özel ekipmanlarla sağlanır.
Başlangıçta köprülerin ve uçak kanatlarının tasarımı için geliştirilmiş olan optimizasyon yöntemi, nanofotonik yapılar için kullanılmıştır.
Bu neden önemlidir?
Geliştirmenin yazarları, keşiflerininveri merkezleri, bilgisayarlar, telefonlar ve daha fazlasındaki enerji tüketen bileşenlerin sayısını azaltan devrim niteliğindeki teknolojilerin geliştirilmesi açısından kritik öneme sahiptir.
Bilgisayarların ve merkezlerin enerji tüketimiVeri işleme büyümeye devam ediyor ve daha az güç tüketen, daha dayanıklı çip mimarilerine ihtiyaç var. Bu, elektrik devrelerini optik bileşenlerle değiştirerek başarılabilir. Bilim adamları, ışık ve elektronlar arasındaki "iş bölümünün" bu konuda yardımcı olacağını umuyorlar. Her şey, ışığın iletişim için, elektroniğin veri işleme için kullanıldığı internetteki gibidir. Tek fark, her iki işlevin de aynı çipte yerleşik olması gerektiğidir. Işığın elektronik bileşenlerle aynı boyuta sıkıştırılmasının bu kadar önemli olmasının nedeni budur. Bilim adamlarının yaptığı bir deney bunun gerçekten mümkün olduğunu gösterdi.
Bu, daha fazlasını geliştirmeye yönelik önemli bir adımdırveri merkezlerinde ve geleceğin bilgisayarlarında optik bağlantılar için nanolazerler gibi enerji açısından verimli teknolojiler. Ancak mühendislerin hala kat etmesi gereken uzun bir yol var.
Sırada ne var?
Bilim insanları çalışmaya devam etmeyi planlıyorve en uygun çözümü bulmak için yöntem ve materyalleri geliştirin. Teknoloji ilerledikçe yoğunluğu giderek artan fotonlar yaratabileceklerine inanıyorlar. Gelişmenin yazarları, bunun fizik ve fotonik nanoteknoloji alanında bu prensibe odaklanan bir dizi büyük gelişmenin yalnızca ilki olduğuna inanıyorlar.
Daha fazla oku:
Arkeologlar İncil'deki efsaneleri resmen doğruladılar
Kalp öldüğünde vücudun hücrelerine ne olduğu ortaya çıktı
Starlink sinyali, GPS'e alternatif olarak kullanılmak üzere hacklendi