Вчені навчилися маніпулювати світлом як електрикою

Інженери в області електротехніки з університету Дюка розробили матеріал, який дозволяє керувати світлом так само, як електроніка дозволяє маніпулювати електронами.

По словами дослідників, отримані ними результати можуть призвести до замете електричних компонентів на оптичні технології. Пристрої, що працюють на основі світла, зроблять можливими більш швидку і ефективну передачу інформації, подібно до того, як заміна проводів на оптоволокно зробило революцію в області телекоммунікацій.

Данний прорив заснований на новому метаматеріалів. Ці екзотичні композитні матеріали не є гомогенним речовиною, але швидше складною структурою, яка ретельно вивірена, з метою домогтися від неї властивостей, які не зустрічаються в природі. Матеріал, що використовується в даному експерименті, має мікроструктуру у вигляді жалюзі.

Когда світло проходить через звичайний матеріал, навіть якщо він буде відображено, заломлюючись або розсіяний по шляху, на виході буде все той же світло. Це властивість відомо під назвою лінійність.

"У випадку з дуже яскравим світлом, проте, певні 'нелінійні' матеріали не володіють цією властивістю, конвертуючи входить світло в абсолютно новий промінь світла, з частотою вдвічі вище первісної, що називається генерацією другої гармоніки ", - розповіли Алек Роуз, аспірант з лабораторії Девіда Сміта і Вільям Біван, професор обчислювальної техніки та електроніки з інженерного факультету.

"Зазвичай, процес подвоєння частоти відбувається на відстані безлічі довжин хвиль, а напрямок, в яке попрямує друга гармоніка жорстко визначено використовуваним нелінійним матеріалом ", - сказав Роуз. "Використовуючи нові метаматеріали на мікрохвильових частотах, ми змогли створити нелінійний пристрій, здатне 'керувати' другий гармонікою. Прилад подвоював і відбивав вхідні хвилі в тому напрямку, який ми обирали ".

Данное дослідження опубліковане в журналі Physical Review Letters.

"Подібний контроль над світлом є унікальною властивістю метаматеріалів і може мати велике значення в області оптичного зв'язку, де особливо важливо мати можливість маніпулювати світлом ", - сказав Роуз.

"У сфері телекомунікацій намітився виразний оптичний тренд", - пояснив Роуз. "Можливість контролювати світло в тій же манері, в якій електроніка контролює струм, стане важливим кроком на шляху розвитку телекомунікаційних технологій".

Орігінал (на англ. Мовою): Physorg

• Частое использование ChatGPT связано с одиночеством и эмоциональной зависимостью
• Стартап по натрий-железным батареям готов бросить вызов литий-ионным батареям для долгосрочного хранения энергии
• ABB разрабатывает высокоманевренный и высокоэффективный морской винт
• Изменения симметрии в крошечных кристаллах под воздействием света позволяют исследователям создавать материалы с заданными свойствами
• Солнечная пленка, которую можно наклеить где угодно для генерации энергии
• Двойно магичное ядро свинца-208 удивляет неожиданными свойствами формы
• Как мозг строит сложные карты для навигации и запоминания мира
• Пластиковый лед