Metamaterial anyar: cahya ing kontrol

Akeh laporan babagan "metamaterials" (ing tandha petik, amarga definisi wiwit kabur) nggawe kita mikir babagan iki minangka panacea kanggo kabeh masalah, lara lan watesan sing diadhepi dening teknologi modern. Konsep sing paling menarik akhir-akhir iki gegayutan karo komputer optik lan kasunyatan virtual.

ing sesambetan komputer hipotetis ing mangsa ngarepminangka conto, siji bisa nyebut riset spesialis saka Universitas TAU Israel ing Tel Aviv. Dheweke ngrancang nanomaterial multilayer sing kudu digunakake kanggo nggawe komputer optik. Sabanjure, peneliti saka Swiss Paul Scherrer Institute mbangun zat telung fase saka milyar magnet miniatur sing bisa simulasi telung negara ongko, kanthi analogi karo banyu.

Apa bisa digunakake kanggo? Wong Israel arep mbangun. Dhiskusi Swiss babagan transmisi data lan rekaman, uga spintronics umume.

Metamaterial telung fase digawe saka minimagnet sing niru telung kahanan banyu.

Foton sing dikarepake

Riset dening para ilmuwan ing Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley ing Departemen Energi bisa nyebabake pangembangan komputer optik adhedhasar metamaterial. Dheweke ngusulake nggawe kerangka laser sing bisa nangkep paket atom tartamtu ing papan tartamtu, nggawe desain sing dikontrol kanthi ketat. struktur adhedhasar cahya. Iku meh podho kristal alam. Kanthi siji prabédan - meh sampurna, ora ana cacat ing bahan alami.

Para ilmuwan percaya yen dheweke ora mung bisa ngontrol posisi klompok atom ing "kristal cahya", nanging uga aktif mengaruhi prilaku atom individu nggunakake laser liyane (cedhak infra merah). Padha bakal nggawe wong, contone, ing dikarepake emit energi tartamtu - malah siji foton, kang, nalika dibusak saka sak panggonan ing kristal, bisa tumindak ing atom kepepet ing liyane. Iku bakal dadi jenis pertukaran informasi sing prasaja.

Kemampuan kanggo ngeculake foton kanthi cepet kanthi cara sing dikontrol lan nransfer kanthi sithik saka siji atom menyang atom liyane minangka langkah pangolahan informasi sing penting kanggo komputasi kuantum. Siji bisa mbayangno nggunakake kabeh susunan foton sing dikontrol kanggo nindakake petungan sing rumit banget - luwih cepet tinimbang nggunakake komputer modern. Atom sing dipasang ing kristal buatan uga bisa mlumpat saka sak panggonan menyang papan liyane. Ing kasus iki, dheweke dhewe bakal dadi operator informasi ing komputer kuantum utawa bisa nggawe sensor kuantum.

Para ilmuwan nemokake manawa atom rubidium cocog kanggo tujuane. Nanging, atom barium, kalsium utawa cesium uga bisa ditangkap dening kristal laser buatan amarga padha duwe tingkat energi sing padha. Kanggo nggawe metamaterial sing diusulake ing eksperimen nyata, tim riset kudu njupuk sawetara atom ing kisi kristal buatan lan tetep ana ing kono sanajan bungah ing negara energi sing luwih dhuwur.

Virtual reality tanpa cacat optik

Metamaterials bisa nemokake aplikasi sing migunani ing bidang teknologi liyane -. Kasunyatan virtual duwe macem-macem watesan. Cacat optik sing kita kenal duwe peran penting. Praktek mokal kanggo mbangun sistem optik sing sampurna, amarga tansah ana sing disebut aberasi, i.e. distorsi gelombang sing disebabake dening macem-macem faktor. Kita ngerti babagan aberasi bola lan kromatik, astigmatisme, koma lan akeh efek negatif liyane saka optik. Sapa wae sing wis nggunakake set realita maya mesthi wis ngatasi fenomena kasebut. Ora mungkin ngrancang optik VR sing entheng, ngasilake gambar sing berkualitas tinggi, ora ana pelangi sing katon (aberasi kromatik), menehi tampilan sing amba, lan murah. Iki mung ora nyata.

Pramila produsen peralatan VR Oculus lan HTC nggunakake lensa Fresnel. Iki ngijini sampeyan kanggo njaluk Ngartekno kurang bobot, ngilangke chromatic aberrations lan rega relatif kurang (bahan kanggo produksi lensa kuwi murah). Sayange, dering bias nyebabake w Lensa fresnel tepak pinunjul ing kontras lan nggawe cemlorot centrifugal, kang utamané katon ing ngendi pemandangan wis kontras dhuwur (latar mburi ireng).

Nanging, bubar ilmuwan saka Universitas Harvard, dipimpin dening Federico Capasso, bisa berkembang lensa tipis lan warata nggunakake metamaterials. Lapisan struktur nano ing kaca luwih tipis tinimbang rambut manungsa (0,002 mm). Ora mung ora duwe cacat khas, nanging uga nyedhiyakake kualitas gambar sing luwih apik tinimbang sistem optik sing larang.

Lensa Capasso, ora kaya lensa cembung sing khas sing mlengkung lan nyebarake cahya, ngganti sifat gelombang cahya amarga struktur mikroskopis sing metu saka permukaan, disimpen ing kaca kuarsa. Saben lis kuwi refracts cahya beda, ngganti arah sawijining. Mulane, penting kanggo nyebarake struktur nano (pola) sing dirancang komputer lan diprodhuksi nggunakake metode sing padha karo prosesor komputer. Iki tegese lensa jinis iki bisa diprodhuksi ing pabrik sing padha karo sadurunge, nggunakake proses manufaktur sing dikenal. Titanium dioksida digunakake kanggo sputtering.

Iku worth nyebutke solusi inovatif liyane "meta-optik". hiperlensa metamaterialdijupuk ing Universitas Amerika ing Buffalo. Versi pisanan hyperlenses digawe saka perak lan bahan dielektrik, nanging mung bisa digunakake ing sawetara dawa gelombang sing sempit. Ilmuwan Buffalo nggunakake susunan concentric rod emas ing kasus termoplastik. Kerjane ing sawetara dawa gelombang cahya katon. Para peneliti nggambarake paningkatan resolusi asil saka solusi anyar nggunakake endoskop medis minangka conto. Biasane ngenali obyek nganti 10 nanometer, lan sawise nginstal hyperlenses, "mudhun" nganti 250 nanometer. Desain ngatasi masalah difraksi, fenomena sing nyuda resolusi sistem optik kanthi signifikan - tinimbang distorsi gelombang, diowahi dadi gelombang sing bisa direkam ing piranti optik sabanjure.

Miturut publikasi ing Nature Communications, cara iki bisa digunakake ing pirang-pirang wilayah, saka obat nganti pengamatan molekul tunggal. Iku cocok kanggo ngenteni piranti konkrit adhedhasar metamaterials. Mungkin dheweke bakal ngidini kasunyatan virtual pungkasane entuk sukses nyata. Minangka kanggo "komputer optik", iki isih rada adoh lan prospek samar. Nanging, ora ana sing bisa ditolak ...