Ultimate magazine theme for WordPress.

دانشمندان با نانو آنتن های رزونانس نور را کند و هدایت می کنند

0

دانشمندان با نانو آنتن های رزونانس نور را کند و هدایت می کنند

 

دانشمندان با نانو آنتن های رزونانس نور را کند و هدایت می کنند
یک هنرمند که از یک پرتو شکن metasurface با کیفیت بالا استفاده می کند. این تشدید کننده های “فاکتور با کیفیت بالا” یا “Q بالا” می توانند به روش های جدیدی برای دستکاری و استفاده از نور منجر شوند. اعتبار: Riley A. Suhar

دانشمندان با نانو آنتن های رزونانس نور را کند و هدایت می کنند نور بسیار مشهور است. سرعت آن برای تبادل سریع اطلاعات بسیار مهم است ، اما با فشردن نور از طریق مواد ، احتمال تعامل و اتم ها و مولکول های مهیج آن بسیار کم می شود. اگر دانشمندان بتوانند روی ذرات نور یا فوتون ها ترمز بگیرند ، این امر می تواند دریچه ای از برنامه های جدید فن آوری را باز کند.

دانشکده ها : اکنون ، در مقاله ای که در ۱۷ آگوست ، در Nature Nanotechnology منتشر شد ، دانشمندان استنفورد رویکرد جدیدی را برای نور آهسته به طور قابل توجهی نشان می دهند ، دقیقاً مانند محفظه اکو بر روی صدا ، و آن را به میل خود کارگردانی کنید. محققان در آزمایشگاه جنیفر دیون ، دانشیار دانش و مهندسی مواد در استنفورد ، تراشه های سیلیکون فوق العاده نازک را در میله های نانومقیاس قرار دادند تا به طور گسترده ای نور را به دام بیندازند و بعداً آن را آزاد یا هدایت کنند. این تشدید کننده های “عامل با کیفیت بالا” یا “Q بالا” می توانند به روش های جدیدی برای دستکاری و استفاده از نور ، از جمله برنامه های جدید برای محاسبات کوانتومی ، واقعیت مجازی و واقعیت افزوده منجر شوند. WiFi مبتنی بر نور ؛ و حتی تشخیص ویروسهایی مانند SARS-CoV-2. همکار فوق دکترا ، مارک لارنس ، که همچنین نویسنده اصلی مقاله است ، گفت: “ما اساساً تلاش می کنیم تا نور را در یک جعبه کوچک به دام بیندازیم که هنوز هم اجازه می دهد تا نور از جهات مختلف حرکت کند.” “به دام انداختن نور در جعبه ای که دارای بسیاری از اضلاع است آسان است ، اما در صورت شفاف بودن اضلاع آن خیلی آسان نیست – مانند بسیاری از برنامه های مبتنی بر سیلیکون.”

ساخت و ساخت

قبل از اینکه آنها بتوانند نور را دستکاری کنند ، تشدیدکننده ها باید ساخته شوند ، و این چالش های زیادی را به وجود می آورد.

یکی از اجزای اصلی دستگاه ، یک لایه بسیار نازک از سیلیکون است که نور را بسیار کارآمد به دام می اندازد و جذب کم در مادون قرمز نزدیک است ، طیف نوری که دانشمندان می خواهند کنترل کنند. سیلیکون در بالای ویفری از مواد شفاف قرار دارد (در این حالت یاقوت کبود) که محققان “قلم” میکروسکوپ الکترونی را به آن هدایت می کنند تا الگوی نانو آنتن آنها را حک کند. الگوی باید تا حد ممکن هموار ترسیم شود ، زیرا این آنتن ها به عنوان دیواره هایی در تشبیه اتاق اکو عمل می کنند و نقص ها توانایی به دام انداختن نور را مهار می کنند.

“رزونانس های High-Q نیاز به ایجاد دیوارهای جانبی بسیار صاف دارند که اجازه نمی دهد نور نشت کند” ، Dionne ، که همچنین معاون ارشد معاون برنامه های پژوهشی / تسهیلات مشترک است ، گفت: “این می تواند به طور معمول با ساختارهای بزرگتر در مقیاس میکرون بدست آید ، اما با ساختارهای نانو که نور را بیشتر پراکنده می کنند بسیار چالش برانگیز است.”

طراحی الگو نقشی اساسی در ایجاد ساختارهای نانو با کیفیت بالا دارد. لارنس گفت: “در رایانه ، می توانم خطوط و بلوک های بسیار صاف هر هندسه را ترسیم کنم ، اما ساخت آن محدود است.” “در نهایت ، ما مجبور شدیم طرحی را پیدا کنیم که عملکرد به دام انداختن خوبی داشته باشد اما در حیطه روش های ساخت موجود باشد.”

برنامه های کاربردی با کیفیت بالا (عامل)

تدبیر در طراحی منجر به آنچه Dionne و Lawrence به عنوان یک فناوری مهم پلت فرم با کاربردهای عملی متعدد توصیف کرده اند.

دستگاهها عوامل به اصطلاح کیفی تا ۲۵۰۰ را نشان می دهند که دو مرتبه بزرگتر (یا ۱۰۰ برابر) بیش از هر دستگاه مشابهی است که قبلاً بدست آورده است. فاکتورهای کیفیت معیار توصیف رفتار تشدید است که در این حالت متناسب با طول عمر نور است. دیون گفت: “با دستیابی به هزاران فاکتور کیفیت ، در حال حاضر در بعضی از برنامه های بسیار مهیج فن آوری در نقطه شیرین قرار گرفته ایم.”

به عنوان مثال ، بیوسنس. یک زیست مولکول منفرد آنقدر کوچک است که اساساً قابل مشاهده نیست. اما عبور صدها یا هزاران بار نور از روی یک مولکول می تواند احتمال ایجاد اثر پراکندگی قابل تشخیص را بسیار افزایش دهد.

آزمایشگاه Dionne در حال کار بر روی استفاده از این روش برای شناسایی آنتی ژن های COVID-19 – مولکول هایی که باعث پاسخ ایمنی می شوند – و آنتی بادی ها – پروتئین های تولید شده توسط سیستم ایمنی بدن در پاسخ می شود. دیون گفت: “فناوری ما همانند پزشکان و پزشکانی که عادت به دیدن دارند ، بازخوانی نوری خواهد داد.” “اما ما این فرصت را داریم که یک ویروس یا غلظت بسیار کم بسیاری از آنتی بادی ها را به دلیل فعل و انفعالات قوی بین مولکول نور ، شناسایی کنیم.” طراحی نانو تشدید کننده های بالا Q همچنین به هر آنتن این امکان را می دهد تا به طور مستقل کار کند تا انواع مختلف آنتی بادی ها را به طور همزمان شناسایی کند.

اگرچه همه گیری علاقمندی وی را برای شناسایی ویروس تحریک می کند ، اما دیون همچنین از برنامه های دیگر مانند LIDAR – یا Light Detection and Ranging ، که یک فناوری اندازه گیری فاصله مبتنی بر لیزر است و اغلب در وسایل نقلیه خودران استفاده می شود ، بسیار هیجان زده است. فن آوری می تواند کمک کند. دیون گفت: “چند سال پیش نمی توانستم فضای کاربرد عظیمی را که این اثر به آنها می پردازد تصور کنم.” “برای من ، این پروژه اهمیت تحقیقات بنیادی را تقویت کرده است – شما همیشه نمی توانید پیش بینی کنید که علوم بنیادی به کجا می رود یا به چه چیزی منجر می شود ، اما می تواند راه حل های اساسی برای چالش های آینده ارائه دهد.”

این نوآوری می تواند در علوم کوانتومی نیز مفید باشد. به عنوان مثال ، تقسیم فوتون ها برای ایجاد فوتون های درهم پیچیده ای که در سطح کوانتومی متصل می مانند حتی در فاصله زیادی از یکدیگر ، معمولاً به آزمایش های نوری رومیزی بزرگ با بلورهای بزرگ و دقیق پرداخت شده نیاز دارند. “اگر می توانیم چنین کاری انجام دهیم ، اما از ساختارهای نانو برای کنترل و شکل دادن به نور a استفاده کنیم > ، شاید روزی ما یک ژنراتور درهم تنیدگی داشته باشیم که بتوانید آن را در دست بگیرید. ” “با نتایج ما ، ما از دیدن علم جدیدی که اکنون قابل دستیابی است ، اما همچنین تلاش برای محدود کردن موارد ممکن ، هیجان زده هستیم.”

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.