metamaterials ໃຫມ່: ແສງສະຫວ່າງພາຍໃຕ້ການຄວບຄຸມ
ບົດລາຍງານຈໍານວນຫລາຍກ່ຽວກັບ "metamaterials" (ໃນເຄື່ອງຫມາຍວົງຢືມ, ເນື່ອງຈາກວ່າຄໍານິຍາມແມ່ນເລີ່ມມົວ) ເຮັດໃຫ້ພວກເຮົາຄິດວ່າພວກເຂົາເກືອບເປັນ panacea ສໍາລັບທຸກບັນຫາ, ຄວາມເຈັບປວດແລະຂໍ້ຈໍາກັດທີ່ໂລກທີ່ທັນສະໄຫມຂອງເຕັກໂນໂລຢີປະເຊີນຫນ້າ. ແນວຄວາມຄິດທີ່ຫນ້າສົນໃຈຫຼາຍທີ່ສຸດບໍ່ດົນມານີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄອມພິວເຕີ optical ແລະຄວາມເປັນຈິງ virtual.
ຢູ່ໃນຄວາມສໍາພັນ ຄອມພິວເຕີສົມມຸດຕິຖານຂອງອະນາຄົດຕົວຢ່າງລວມມີການສຶກສາໂດຍຜູ້ຊ່ຽວຊານຈາກມະຫາວິທະຍາໄລ TAU ຂອງ Israeli ໃນ Tel Aviv. ພວກເຂົາເຈົ້າກໍາລັງອອກແບບ nanomaterials multilayer ທີ່ຄວນຈະຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສ້າງຄອມພິວເຕີ optical. ໃນທາງກັບກັນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກສະຖາບັນ Swiss Paul Scherrer ໄດ້ສ້າງສານສາມເຟດຈາກແມ່ເຫຼັກນ້ອຍຫຼາຍພັນລ້ານທີ່ມີຄວາມສາມາດ. ຈຳລອງສາມລັດລວມ, ໂດຍການປຽບທຽບກັບນ້ໍາ.
ມັນສາມາດໃຊ້ເພື່ອຫຍັງ? ຊາວອິດສະຣາແອນຢາກສ້າງ. ປະເທດສະວິດສົນທະນາກ່ຽວກັບການສົ່ງຂໍ້ມູນແລະການບັນທຶກ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບ spintronics ໂດຍທົ່ວໄປ.
metamaterial ສາມເຟດທີ່ເຮັດດ້ວຍແມ່ເຫຼັກນ້ອຍທີ່ເຮັດຕາມສາມລັດຂອງນ້ໍາ.
Photons ຕາມຄວາມຕ້ອງການ
ການຄົ້ນຄວ້າໂດຍນັກວິທະຍາສາດຢູ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Lawrence Berkeley ຢູ່ພະແນກພະລັງງານອາດຈະນໍາໄປສູ່ການພັດທະນາຄອມພິວເຕີ optical ໂດຍອີງໃສ່ metamaterials. ພວກເຂົາເຈົ້າສະເຫນີໃຫ້ສ້າງປະເພດຂອງໂຄງການ laser ທີ່ສາມາດເກັບກໍາບາງຊຸດຂອງປະລໍາມະນູໃນສະຖານທີ່ສະເພາະໃດຫນຶ່ງ, ການສ້າງການອອກແບບຢ່າງເຂັ້ມງວດ, ການຄວບຄຸມ. ໂຄງປະກອບການແສງສະຫວ່າງ. ມັນຄ້າຍຄືກັບໄປເຊຍກັນທໍາມະຊາດ. ມີຄວາມແຕກຕ່າງຫນຶ່ງ - ມັນເກືອບສົມບູນແບບ, ບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງໃດໆທີ່ສັງເກດເຫັນໃນວັດສະດຸທໍາມະຊາດ.
ນັກວິທະຍາສາດເຊື່ອວ່າພວກເຂົາບໍ່ພຽງແຕ່ສາມາດຄວບຄຸມຕໍາແຫນ່ງຂອງກຸ່ມຂອງປະລໍາມະນູຢ່າງແຫນ້ນຫນາໃນ "ໄປເຊຍກັນແສງສະຫວ່າງ", ແຕ່ຍັງມີອິດທິພົນຕໍ່ພຶດຕິກໍາຂອງອະຕອມສ່ວນບຸກຄົນໂດຍໃຊ້ເລເຊີອື່ນ (ໃກ້ກັບລະດັບອິນຟາເລດ). ພວກມັນຈະເຮັດໃຫ້ພວກມັນ, ຕົວຢ່າງ, ຕາມຄວາມຕ້ອງການປ່ອຍພະລັງງານທີ່ແນ່ນອນ - ແມ່ນແຕ່ໂຟຕອນດຽວ, ເຊິ່ງເມື່ອເອົາອອກຈາກບ່ອນຫນຶ່ງໃນແກ້ວ, ສາມາດປະຕິບັດຕໍ່ອະຕອມທີ່ຖືກຕິດຢູ່ໃນບ່ອນອື່ນ. ມັນຈະເປັນປະເພດຂອງການແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນຂ່າວສານທີ່ງ່າຍດາຍ.
ຄວາມສາມາດໃນການປ່ອຍ photon ຢ່າງໄວວາໃນລັກສະນະທີ່ຄວບຄຸມແລະໂອນມັນດ້ວຍການສູນເສຍເລັກນ້ອຍຈາກປະລໍາມະນູຫນຶ່ງໄປຫາອີກປະລໍາມະນູແມ່ນຂັ້ນຕອນການປຸງແຕ່ງຂໍ້ມູນທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບຄອມພິວເຕີ້ quantum. ຄົນເຮົາສາມາດຈິນຕະນາການນໍາໃຊ້ arrays ທັງຫມົດຂອງ photons ຄວບຄຸມເພື່ອປະຕິບັດການຄິດໄລ່ທີ່ສັບສົນຫຼາຍ - ໄວກວ່າການນໍາໃຊ້ຄອມພິວເຕີທີ່ທັນສະໄຫມ. ອະຕອມທີ່ຝັງຢູ່ໃນໄປເຊຍກັນທຽມຍັງສາມາດໂດດຈາກບ່ອນໜຶ່ງໄປຫາບ່ອນອື່ນໄດ້. ໃນກໍລະນີນີ້, ພວກເຂົາເອງຈະກາຍເປັນຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຂໍ້ມູນໃນຄອມພິວເຕີ້ quantum ຫຼືສາມາດສ້າງເຊັນເຊີ quantum.
ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ພົບເຫັນວ່າອະຕອມ rubidium ແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບຈຸດປະສົງຂອງມັນ. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ອະຕອມຂອງ barium, ທາດການຊຽມ, ຫຼືເຊຊຽມຍັງສາມາດຖືກຈັບໄດ້ໂດຍໄປເຊຍກັນເລເຊີປອມເພາະວ່າພວກມັນມີລະດັບພະລັງງານທີ່ຄ້າຍຄືກັນ. ເພື່ອເຮັດໃຫ້ metamaterial ທີ່ສະເຫນີໃນການທົດລອງທີ່ແທ້ຈິງ, ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາຈະຕ້ອງໄດ້ຈັບອະຕອມຈໍານວນຫນ້ອຍຢູ່ໃນເສັ້ນໄຍໄປເຊຍກັນປອມແລະຮັກສາໃຫ້ເຂົາເຈົ້າມີເຖິງແມ່ນວ່າໃນເວລາທີ່ຕື່ນເຕັ້ນກັບລັດພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນ.
ຄວາມເປັນຈິງແລ້ວ virtual ໂດຍບໍ່ມີການຜິດປົກກະຕິ optical
Metamaterials ສາມາດຊອກຫາຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ເປັນປະໂຫຍດໃນພື້ນທີ່ພັດທະນາຂອງເຕັກໂນໂລຢີອື່ນ -. ຄວາມເປັນຈິງແລ້ວ virtual ມີຂໍ້ຈໍາກັດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍ. ຄວາມບໍ່ສົມບູນຂອງ optics ທີ່ຮູ້ຈັກກັບພວກເຮົາມີບົດບາດສໍາຄັນ. ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ໃນການປະຕິບັດຕົວຈິງທີ່ຈະສ້າງລະບົບ optical ທີ່ສົມບູນແບບ, ເນື່ອງຈາກວ່າມີສະເຫມີອັນທີ່ເອີ້ນວ່າຜິດປົກກະຕິ, i.e. ການບິດເບືອນຄື້ນທີ່ເກີດຈາກປັດໃຈຕ່າງໆ. ພວກເຮົາຮູ້ເຖິງຄວາມຜິດປົກກະຕິ spherical ແລະ chromatic, astigmatism, coma ແລະຈໍານວນຫຼາຍ, ຜົນກະທົບທາງລົບອື່ນໆຈໍານວນຫຼາຍຂອງ optics. ໃຜກໍ່ຕາມທີ່ໄດ້ໃຊ້ຊຸດຄວາມເປັນຈິງແລ້ວ virtual ຕ້ອງໄດ້ຮັບການຈັດການກັບປະກົດການເຫຼົ່ານີ້. ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະອອກແບບ VR optics ທີ່ມີນ້ໍາຫນັກເບົາ, ຜະລິດຮູບພາບທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ, ບໍ່ມີສາຍຮຸ້ງທີ່ເຫັນໄດ້ (ຄວາມຜິດປົກກະຕິ chromatic), ໃຫ້ພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງມຸມເບິ່ງ, ແລະລາຄາຖືກ. ນີ້ແມ່ນພຽງແຕ່ unreal.
ນັ້ນແມ່ນເຫດຜົນທີ່ຜູ້ຜະລິດອຸປະກອນ VR Oculus ແລະ HTC ໃຊ້ສິ່ງທີ່ເອີ້ນວ່າເລນ Fresnel. ນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ທ່ານໄດ້ຮັບນ້ໍາຫນັກຫນ້ອຍລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ລົບລ້າງຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງ chromatic ແລະໄດ້ຮັບລາຄາທີ່ຂ້ອນຂ້າງຕໍ່າ (ອຸປະກອນການຜະລິດຂອງເລນດັ່ງກ່າວແມ່ນລາຄາຖືກ). ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, ແຫວນສະທ້ອນແສງເຮັດໃຫ້ w ເລນ Fresnel ການຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນທາງກົງກັນຂ້າມແລະການສ້າງ glow centrifugal, ໂດຍສະເພາະແມ່ນສັງເກດເຫັນບ່ອນທີ່ scene ມີຄວາມຄົມຊັດສູງ (ພື້ນຫລັງສີດໍາ).
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ບໍ່ດົນມານີ້, ນັກວິທະຍາສາດຈາກມະຫາວິທະຍາໄລ Harvard, ນໍາໂດຍ Federico Capasso, ໄດ້ພັດທະນາ ເລນບາງໆ ແລະ ຮາບພຽງໂດຍໃຊ້ metamaterials. ຊັ້ນ nanostructure ໃນແກ້ວແມ່ນບາງກວ່າຜົມຂອງມະນຸດ (0,002 ມມ). ມັນບໍ່ພຽງແຕ່ບໍ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງປົກກະຕິ, ແຕ່ມັນຍັງໃຫ້ຄຸນນະພາບຮູບພາບທີ່ດີກ່ວາລະບົບ optical ລາຄາແພງ.
ເລນ Capasso, ບໍ່ເຫມືອນກັບເລນ convex ທົ່ວໄປທີ່ໂຄ້ງແລະກະແຈກກະຈາຍແສງສະຫວ່າງ, ປ່ຽນແປງຄຸນສົມບັດຂອງຄື້ນແສງສະຫວ່າງເນື່ອງຈາກໂຄງສ້າງກ້ອງຈຸລະທັດທີ່ອອກຈາກຫນ້າດິນ, ຝາກໄວ້ໃນແກ້ວ quartz. ແຕ່ລະຊັ້ນດັ່ງກ່າວສະທ້ອນແສງແຕກຕ່າງກັນ, ປ່ຽນທິດທາງຂອງມັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນເປັນສິ່ງ ສຳ ຄັນທີ່ຈະແຈກຢາຍໂຄງສ້າງ nanostructure (ຮູບແບບ) ດັ່ງກ່າວຢ່າງຖືກຕ້ອງແລະຖືກອອກແບບດ້ວຍຄອມພິວເຕີ້ແລະຜະລິດໂດຍໃຊ້ວິທີການທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບໂປເຊດເຊີຄອມພິວເຕີ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າປະເພດຂອງເລນນີ້ສາມາດຜະລິດຢູ່ໃນໂຮງງານດຽວກັນກັບກ່ອນ, ໂດຍນໍາໃຊ້ຂະບວນການຜະລິດທີ່ຮູ້ຈັກ. Titanium dioxide ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການ sputtering.
ມັນເປັນມູນຄ່າທີ່ກ່າວເຖິງການແກ້ໄຂໃຫມ່ຂອງ "meta-optics". metamaterial hyperlensesຖ່າຍຢູ່ທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລອາເມລິກາທີ່ Buffalo. ຮຸ່ນທໍາອິດຂອງ hyperlenses ແມ່ນເຮັດດ້ວຍເງິນແລະວັດສະດຸ dielectric, ແຕ່ພວກມັນພຽງແຕ່ເຮັດວຽກຢູ່ໃນຂອບເຂດແຄບຂອງຄວາມຍາວຂອງຄື້ນ. ພວກນັກວິທະຍາສາດຄວາຍໄດ້ໃຊ້ການຈັດລຽງຂອງເຊືອກທອງເປັນຈຸດໃຈກາງຢູ່ໃນຖົງໃສ່ເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນ. ມັນເຮັດວຽກຢູ່ໃນຂອບເຂດຄວາມຍາວຂອງແສງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການເພີ່ມຂື້ນຂອງການແກ້ໄຂທີ່ເປັນຜົນມາຈາກການແກ້ໄຂໃຫມ່ໂດຍໃຊ້ endoscope ທາງການແພດເປັນຕົວຢ່າງ. ມັນມັກຈະຮັບຮູ້ວັດຖຸໄດ້ເຖິງ 10 nanometers, ແລະຫຼັງຈາກການຕິດຕັ້ງ hyperlenses, ມັນ "ຫຼຸດລົງ" ລົງໄປ 250 nanometers. ການອອກແບບໄດ້ເອົາຊະນະບັນຫາຂອງ disffraction, ປະກົດການຫຼຸດຜ່ອນການແກ້ໄຂຂອງລະບົບ optical ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ - ແທນທີ່ຈະເປັນການບິດເບືອນຂອງຄື້ນ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກປ່ຽນເປັນຄື້ນທີ່ສາມາດບັນທຶກໃນອຸປະກອນ optical ຕໍ່ມາ.
ອີງຕາມການພິມເຜີຍແຜ່ໃນ Nature Communications, ວິທີການນີ້ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນຫຼາຍຂົງເຂດ, ຈາກຢາປົວພະຍາດກັບການສັງເກດການໂມເລກຸນດຽວ. ມັນເຫມາະສົມທີ່ຈະລໍຖ້າອຸປະກອນຊີມັງໂດຍອີງໃສ່ metamaterials. ບາງທີພວກເຂົາເຈົ້າອາດຈະອະນຸຍາດໃຫ້ຄວາມເປັນຈິງ virtual ເພື່ອບັນລຸຜົນສໍາເລັດທີ່ແທ້ຈິງ. ສໍາລັບ "ຄອມພິວເຕີ optical", ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຍັງຂ້ອນຂ້າງຫ່າງໄກແລະຄວາມສົດໃສດ້ານ vague. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ບໍ່ມີຫຍັງສາມາດປະຕິເສດໄດ້ ...
