Nanopartikler, der styrer lysstrømmen som vejskilte dirigerer trafikken

Fysikere ved The Australian National University (ANU) har udviklet små gennemskinnelige lysbilleder, der er i stand til at producere to meget forskellige billeder ved at manipulere den retning, lyset bevæger sig gennem dem.

Når lyset passerer gennem rutsjebanen, kan et billede af Australien ses, men når man vender diasset og ser igen, er et billede af Sydney Opera House synligt. Billedparret, der er skabt, er blot ét eksempel på et uudnyttet antal muligheder.

Evnen til at producere to tydeligt forskellige billeder er mulig takket være ANU-forskernes evne til at kontrollere den retning, lyset kan og ikke kan bevæge sig i på nanoskalaen. Udviklingen kan bane vejen for nye lysbaserede enheder, der kan føre til hurtigere, billigere og mere pålideligt internet. Det kan også tjene som grundlaget for mange af fremtidens teknologier.

Den nye teknologi, der er udviklet i samarbejde med kolleger fra Kina, Tyskland og Singapore, bruger nanopartikler, så små, at omkring 12.000 af dem kan passe ind i et tværsnit af et menneskehår. Disse bittesmå partikler er arrangeret i unikke mønstre på diasene.

"Partiklerne styrer strømmen af ​​lys, ligesom vejskilte kontrollerer trafikken på en trafikeret vej ved at manipulere den retning, lyset kan eller ikke kan rejse i," sagde projektleder Dr. Sergey Kruk.

"Nogle partikler tillader kun lys at strømme fra venstre mod højre, andre fra højre mod venstre, eller banen kan være blokeret i begge retninger."

Dr. Lei Wang, fra Southeast University i Kina siger, at "mens formålet med disse billeder hovedsageligt er kunstnerisk, demonstrerer de potentialet for denne nye teknologi."

"I applikationer i den virkelige verden kan disse nanopartikler samles til komplekse systemer, der ville kontrollere lysstrømmen på en nyttig måde - såsom i næste generations kommunikationsinfrastruktur."

Ifølge Dr. Kruk sikrer evnen til at kontrollere lysstrømmen på nanoskalaen, at lyset "går, hvor det skal hen og ikke går, hvor det ikke skal."

"Vi udveksler enorme mængder information ved hjælp af lys. Når du foretager et videoopkald, f.eks. fra Australien til Europa, bliver din stemme og dit billede konverteret til korte lysimpulser, der rejser tusindvis af kilometer gennem en optisk fiber over kontinenterne og oceaner," sagde Dr. Kruk, fra ANU Nonlinear Physics Centre.

"Når vi bruger de nuværende lysbaserede teknologier til at udveksle information, kan der desværre opstå en masse parasitiske effekter. Lys kan blive spredt eller reflekteret, hvilket kompromitterer din kommunikation."

"Ved at sikre, at lyset flyder præcis, hvor det skal flyde, ville vi løse mange problemer med de nuværende teknologier."

Ifølge Dr. Kruk vil udviklingen af ​​mange af fremtidens teknologier i høj grad afhænge af vores evne til at styre lys i en lille skala.

"En bred udbredelse af bittesmå komponenter, der kan kontrollere strømmen af ​​lys, kan potentielt medføre teknologiske og sociale ændringer svarende til transformationer, der tidligere er skabt af udviklingen af ​​små komponenter, der styrer strømmen af ​​elektricitet, som er kendt som dioder og transistorer, " han sagde.

"Kontrol over strømmen af ​​elektricitet på nanoskala er det, der i sidste ende bragte os moderne computere og smartphones. Det er derfor spændende at forestille sig potentialet i vores nye teknologi til at kontrollere lysstrømmen."

Forskningen er publiceret i Nature Photonics . + Udforsk yderligere

Ultrakompakt integreret fotonisk enhed kan føre til nye optiske teknologier