Изследователски екип, състоящ се от учени от Университета на Тексас в Остин и Техническия университет в Мюнхен, е разработил тънка лента метаматериал с нелинейни оптични свойства. В този случай, нелинейността на оптичните свойства на метаматериал изглежда хиляди пъти по-силна в сравнение с конвенционалните материали, които също имат подобни свойства. И като демонстрация на възможностите си в тази област, учените са създали огледало с дебелина само 400 нанометра, която отразява светлината, чиято честота е точно два пъти по-голяма от честотата на падащата светлина върху повърхността на огледалото.
Този вид на нелинейни огледала вече е направено въз основа на традиционните материали с нелинейни оптични характеристики. Но като се има предвид интензивността на падащата светлина, дебелината на структурата на огледало, огледало на базата на нелинейни метаматериали произвежда около един милион пъти повече фотони с удвоена честота в сравнение на нелинейните огледална с традиционни материали.
С помощта на комбинация от екзотично взаимодействие на електромагнитните вълни с метаматериали, може да се реализира принципно нови технологии, които могат да се използват успешно в областта на квантовите компютри и в конвенционалната електроника.
Метаматериалът с нелинейни оптични свойства се състои от последователни, повече от 100, слоя индий, галий, арсен и алуминий. Дебелината на всеки слой варира от 1 до 10 нанометра. Долната част на структурата е покрита със слой от злато, а върху горната повърхност на многослойната структура на огледалото е нанесена кръстообразна златна решетка с предварително зададена форма и размери.
Тънките слоеве от полупроводникови материали, редуващи се в структура на огледалата ограничават броя на възможни квантови състояния на електроните в материала, а кръстообразната златна структурата представлява подредени необходими резонатори, чиято честота съответства на честотата на падащата и отразена светлина.
Създаденото огледало за демонстрация е разчетено за преобразуване на вълни с дължина 8 микрометра във вълни с дължина 4 микрометра. Размерите на огледалата, резонаторите и структурата на нейната повърхност могат да бъдат проектирани така, че огледалото да работи ефективно и с други дължини на вълната от близко-инфрачервена светлина до терахерцовия диапазон.
Това откритие отваря пътя към разработването на нови оптични елементи, ултратънки, имащи подчертано нелинейни оптични характеристики. Такива обекти могат да станат основа на честотни преобразуватели и други оптични устройства, използвани при химически анализ, в областта на квантовите компютри, в медицината и в много други области.
Архив за етикет: резонатор
При какви условия във водата звук може да се превърне в светлина
Във водна среда може да се наблюдава сонолуминисценция, т.е. превръщането на звука в светлина.
За целта във водата трябва да се постави резонатор, създаващ постоянна ултразвукова сферичена вълна.
През фазата на разреждане вълна поради много ниско налягане образува кавитационен балон, който расте известно време, а след това във фазата на компресия бързо се разпада.
В този момент в центъра на балона има проблясък на светлина и наблюдателят вижда постоянно синкаво сияние, тъй като мехурчетата се генерират и сриват при много високи скорости.
Според наложилата се в научните среди гледна точка, даденото излъчване има термична природа.
На компютър ще се отпечатват дрехи
Иван Рухленко и неговите колеги от Департамента по електротехника и компютърни системи на Университета в Монаша, Австралия, са разработили първия в света спазер на графен и въглеродни нанотръби.
Спазер – Spazer, от английски Surface Plasmon Amplification of Radiation е плазмен наноизточник на оптично излъчване, аналогично на лазера. Спазерът генерира не фотони, а повърхностни плазмони – кохерентни електронни осцилации, които са колективни трептения на свободен електрон газ. С други думи, спазерът позволява прехвърляне на енергия с помощта на светлина. Такова прехвърляне е много ефективно и може да се използва в електронни чипове в бъдещето вместо стандартните силициеви транзистори.
Изобретателите поясняват, че модела им има няколко предимства. Предишнните спазери съдържат детайли от наночастици на злато и сребро, а сега се използва друга конструкция, без метали. Тя включва графен резонатор и усилвателен елемент от въглеродна нанотръба.
Тези материали са 100 пъти по-яки от металите, провеждат топлина и електричество, по-добре от медта и издържат на високи температури. От множеството си свойства, електрониката от въглеродни нанотръби и графен може да отпечатва плат за дрехи, който може да издържи на екстремни температурни условия, пране в перална машина и т.н.
До сега в тази област се правят експерименти, но силициеви електроника е преминала физическите граници на миниатюризация. Преходът на компоненти от графен и нанотръби ще бъде технологична революция. От тези материали ще се правят микропроцесори, памет, дисплеи и други компоненти на електронните устройства, уверяват ни авторите на научната разработка.