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

• Учёные обнаружили, что сверхтонкие алмазные мембраны способны вырабатывать электричество
• Учёные разработали жевательную резинку, которая может снижать уровень HPV и опасных бактерий во рту
• Ученые расплавили алмаз при давлении выше, чем в недрах Нептуна
• Учёные превратили спутники Starlink в гигантский сканер верхних слоёв атмосферы
• Новый катализатор позволит сократить расход платины в водородных топливных элементах на 75%
• Управляемые микротрещины помогли создать сверхмалые пиксели из квантовых точек
• Сверхбыстрые рентгеновские импульсы позволили увидеть химические реакции на уровне отдельных атомов
• Квантовый сенсор поможет искать темную материю