Нова технологія значного сповільнення швидкості світла може допомогти прориву у сферах оптичного зв’язку та обчислювальної техніки
Фото: freepik.com
Науковці з Університету Гуансі у Китаї та Китайської академії наук змогли знизити швидкість світла у 10 000 разів та отримати набагато швидший фотонний чип. Це пристрій, де замість електронів використовуються фотони. Дослідження опубліковане у журналі Nano Letters
Сповільнити світло вдалось завдяки новій технології виготовлення чипа. Це дозволило збільшити щільність світла та краще його контролювати.
«Ми вважаємо, що наша робота відкриває абсолютно новий напрямок для реалізації надсильної взаємодії світла з матерією в нанофотонних чіпах», — пишуть дослідники у своїй статті.
Читайте також: Вчені вперше створили тканини мозку за допомогою 3D-принтеру
Детальніше про технологію
Світло, що пролітає крізь порожнечу космосу, рухається тільки з однією швидкістю – 299 792 кілометри на секунду. Але якщо на його шляху з’являється безліч електромагнітних полів, подібних до тих, що оточують звичайну матерію, ця надзвичайна швидкість починає сповільнюватися.
Щоб керувати швидкістю світла, необхідно правильно підібрати матеріал, через яке воно буде проходити. Тому вчені застосували метод виготовлення метаповерхнонь — матеріалів, властивості яких визначає форма й склад наноструктур у них.
В результаті було створено крихітні нанодиски з кремнію, які мали розмір у 100 нанометрів. Їх структура дозволила змінювати рух світла при потраплянні на поверхню, але при цьому не давала йому поглинатися, зменшуючи втрати.
Також фотони, які розсіювалися, знову поверталися до основного пучка, відбиваючись від наноструктур поруч. Таким чином, направляючи фотони закрученим шляхом, чип уповільнив рух світла у більш як 10 000 разів.
Вас може зацікавити: Вчені створили матеріал, який робить поверхню невидимою
Навіщо електроніці сповільнене світло
Майже у всіх сучасних електронних пристроях — ноутбуках, смартфонах, електроніці в автомобілях та літаках — сигнали між різними компонентами мікросхем передаються за допомогою електричних сигналів.
Але з кожним роком стає все більш зрозуміло, що такий підхід знижує ефективність: традиційну електроніку все складніше мініатюризувати, пришвидшити її роботу й при цьому знизити енергоспоживання.
Саме тому виходом можуть стати фотонні чипи — пристрої, у яких замість електронів сигнали передаватимуть набагато швидші фотони, які не потребують багато енергії. Утім досі вчені були у пошуку методів, які дозволять спростити виробництво чипів на основі світла.
Зокрема потрібно навчитися сповільнювати світло так, щоб воно не розсіювалося і його якомога більше збиралося у певних точках на чипах. І саме в цьому досягли успіхів китайські вчені.
У майбутньому такий чип можна буде використовувати у датчиках, лазерах і світлодіодах, підвищуючи їхню ефективність за нижчого енергоспоживання.
Нагадаємо, китайський стартап Betavolt представив нову ядерну батарею. Стверджується, що вона може виробляти електроенергію протягом 50 років без необхідності зарядки або обслуговування.
Ознайомтесь з іншими популярними матеріалами:
Створено бездротову зарядку, яку можна імплантувати в тіло
Вчені створили синаптичний транзистор, який імітує людський мозок
Вчені придумали, як запобігти вибухам акумуляторів
За матеріалами Science Alert
Telegram
Viber