Langt Ude! Gør Krystaller Ripple Med Lys

{h1}

En stråle af lys gør krusninger i et krystalkemikalie, der anvendes i makeup.

En stråle af lys kan lave bølger i krystaller, og disse bølger kan "indstilles" - et fænomen, der kan åbne op for nye teknologiske muligheder, siger forskere.

På University of California, San Diego ledede fysikere ledet af Dimitri Basov og Siyuan Dai en stråle infrarødt lys ved en lille krystal af nitrid. De fokuserede strålen på toppen af ​​et atomkraftmikroskop. Et atomkraftmikroskop prober overflader i omfanget af atomer og molekyler med en nål i enden af ​​en arm, sådan som på en vinyl record player. Mikroskopet overførte momentet fra lyset til krystallen.

Lyset genererer krusninger - bølger - i boritriden. Bølgerne, kaldet phonon polaritons, havde bølgelængder så korte som ultraviolet lys, omkring 300-400 nanometer eller milliarder af en meter. [Storslået mikrophotografi: 50 små underværker]

"En bølge på overfladen af ​​vand er den nærmeste analogi," sagde Basov i en erklæring. "Du smider en sten, og du starter koncentriske bølger, der bevæger sig udad. Dette er ens. Atomer bevæger sig. Den udløsende begivenhed er belysning med lys."

Et kemikalie anvendt i kosmetik, boritrid (BN) er en van der Waals-krystal, som betyder atomer danner lag, stablet oven på hinanden og holdes sammen af ​​kræfter mellem molekyler. Ved at justere lysets bølgelængde og antallet af bor nitrid, var forskerne i stand til at justere polaritons form og størrelse.

"Nøgle nyheden er, at bølgeegenskaberne kan indstilles ved at ændre antallet af atomlag i et boronitridprøve," sagde Basov til WordsSideKick.com.

Da det er muligt at styre størrelsen af ​​bølgerne, er det også muligt at bruge krystallen til at transmittere information på en måde, der ligner, hvordan lyset bruges i radiokommunikation. "Du kan rette oplysninger, hvor du vil have det ved nanoskalaen," sagde Basov.

Evnen til at tune polaritoner betyder også at man kan styre varmeflowet i et materiale, da varme kun er bevægelsen af ​​atomer og molekyler i et stof.

Styring af bølger kan være vigtig for at opbygge nanometer-størrelse kredsløb. Lige nu overføres informationer mellem kredsløbskomponenter med elektroner. Lys har alle slags egenskaber, der gør det nyttigt at sende data; for eksempel er det hurtigt. Men for at bruge lysbølger til at transmittere information, skal en simpel antenne generelt være mindst halv så stor som lysbølgerne (derfor er antenner til radioer lige så store som de er). Det er muligt at gøre dem kortere, men der er afvejning i effektivitet. [De 9 største uløste mysterier i fysik]

Radiobølger, selv i de hurtigste netværk, har bølgelængder målt i tiendedele millimeter. De infrarøde bølger, der er almindelige i fjernsyns fjernbetjeninger, er endnu mindre, kun mikrometre lange. Alligevel er det tusindvis af størrelsen på typiske computer kredsløb, der er tio nanometer på tværs - de er simpelthen for små til at bruge radiofrekvenser. (Når du bruger et Wi-Fi-netværk, konverteres radiosignalet til elektroner, så computeren kan "høre" den og kræver en antenne - Wi-Fi-radioen kan være stor sammenlignet med en processor.)

At gøre radiobølgerne i signalet kortere er ikke altid en mulighed; Sådanne bølgelængder flytter i sidste ende fra radio til det synlige lysområde, og det kræver, at transmitteren og modtageren omprogrammeres. Også, hvor godt bølgerne transmitterer, kan være meget afhængige af den anvendte bølgelængde og det miljø, de er i. Eksempelvis bøjer længere radiobølger rundt om hjørner lettere end synligt lys, hvorfor du ikke behøver at være i køen synet af den lokale FM station.

Evnen til at overføre lyslignende bølger i et fast stof ville betyde, at teknologier ville få mange af fordelene ved lysbølger, uden at nogle af problemerne med at generere ultrakorte bølgelængdesignaler som behovet for en sender / modtager opsætning.

Mindre kredsløb har også et større problem, der udstråler væk varme. Computere har fans for at holde processorerne kølige, men ved at bruge lys til at styre temperaturen kan det betyde, at fremtidige maskiner kan dispensere med dem.

Arbejdet startede med eksperimenter i grafen, sagde Barsov. Graphen, der er lavet af kulstof, danner også enkeltmolekyle lag, og kan også lave polaritoner som reaktion på lys. Bølgerne varer dog ikke så længe som de gør med boritrid. "Folk troede bornitrid var bare et forbudsmateriale - vi troede aldrig, det ville være nyttigt," sagde Basov.

Arbejdet er detaljeret i den 7. marts udgave af tidsskriftet Science.

Følge efter WordsSideKick.com på Twitter @wordssidekick, Facebook & Google+. Originalartikel om WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com