Hvordan smarte teknologigadgets kan undgå hastighedsbegrænsninger

Hastighedsgrænser gælder ikke kun for trafik. Der er også begrænsninger på lysstyringen, i optiske switches til internettrafik, for eksempel. Fysikere ved Chalmers University of Technology forstår nu, hvorfor det ikke er muligt at øge hastigheden ud over en vis grænse - og kender de omstændigheder, hvorunder det er bedst at vælge en anden rute.

Lys og andre elektromagnetiske bølger spiller en afgørende rolle i næsten al moderne elektronik, for eksempel i vores mobiltelefoner. I de senere år har forskere udviklet kunstige specialmaterialer - kendt som optomekaniske metamaterialer - som overvinder de begrænsninger, der er forbundet med naturlige materialer, for at kontrollere lysets egenskaber med en høj grad af præcision.

For eksempel, hvad der kaldes optiske kontakter bruges til at ændre lysets farve eller intensitet. I internettrafik kan disse switches tændes og slukkes op til 100 milliarder gange på et enkelt sekund. Men ud over det kan hastigheden ikke øges yderligere. Disse unikke specialmaterialer er også underlagt denne grænse.

"Forskere havde store forhåbninger om at opnå højere og højere hastigheder i optiske switches ved at videreudvikle optomekaniske metamaterialer. Vi ved nu, hvorfor disse materialer ikke udkonkurrerede eksisterende teknologi inden for internettrafik og mobilkommunikationsnetværk, "siger Sophie Viaene, en nanofotonikforsker ved Fysisk Institut på Chalmers.

For at finde ud af, hvorfor der er hastighedsgrænser, og hvad de betyder, Viaene gik uden for optikområdet og analyserede fænomenet ved hjælp af det, der kaldes ikke-lineær dynamik i sit doktorafhandling. Den konklusion, hun nåede frem til, er, at det er nødvendigt at vælge en anden rute for at omgå hastighedsgrænserne:i stedet for at kontrollere en hel overflade på én gang, interaktionen med lys kan styres mere effektivt ved at manipulere en partikel ad gangen. En anden måde at løse problemet på er at lade specialmaterialet forblive i konstant bevægelse med en konstant hastighed og måle variationerne fra denne bevægelse.

Men Viaene og hendes vejleder, Lektor Philippe Tassin, sige, at hastighedsgrænsen ikke udgør et problem for alle applikationer. Det er ikke nødvendigt at ændre lysets egenskaber ved så høje hastigheder for skærme og forskellige typer skærme. Så der er et stort potentiale for brugen af ​​disse specialmaterialer her, da de er tynde og kan være fleksible.

Deres resultater har bestemt, hvilken retning forskerne skal tage inden for dette forskningsområde, og den videnskabelige artikel blev for nylig publiceret i det højt ansete tidsskrift Fysisk gennemgangsbreve . Stien er nu åben for de stadigt smartere ure, fremtidens skærme og briller.

"Skiftehastighedsgrænsen er ikke et problem i applikationer, hvor vi ser lyset, fordi vores øjne ikke reagerer så hurtigt. Vi ser et stort potentiale for optomekaniske metamaterialer i udviklingen af ​​tynde, fleksible gadgets til interaktiv visualiseringsteknologi, " siger Tassin, en lektor i Institut for Fysik på Chalmers.