Ketelusan atas permintaan: Proses baru boleh menjadikan bahan tiruan telus atau bahkan tidak kelihatan sepenuhnya

Ketelusan teraruh: Kawalan tepat aliran tenaga (ditunjukkan oleh zarah bercahaya dalam kabus) menjadikan bahan tiruan menjadi telus sepenuhnya untuk isyarat optik. Kredit: Andrea Steinfurth / Universiti Rostock

Angkasa, sempadan terakhir. Starship Enterprise meneruskan misinya untuk meneroka galaksi, apabila semua saluran komunikasi tiba-tiba terputus oleh nebula yang tidak dapat ditembusi. Dalam banyak episod siri TV ikonik, krew yang berani mesti “teknologi teknologi” dan “sains sains” dalam masa 45 minit sahaja dari masa siaran untuk memudahkan mereka melarikan diri daripada masalah ini atau keadaan yang serupa sebelum kredit tamat. Walaupun menghabiskan masa yang lebih lama di makmal mereka, sepasukan saintis dari Universiti Rostock telah berjaya membangunkan pendekatan baharu sepenuhnya untuk reka bentuk bahan buatan yang boleh menghantar isyarat cahaya tanpa sebarang herotan melalui aliran tenaga yang ditala dengan tepat. Mereka telah menerbitkan keputusan mereka dalam Kemajuan Sains.

“Apabila cahaya merebak dalam medium yang tidak homogen, ia mengalami penyerakan. Kesan ini dengan cepat mengubah pancaran yang padat dan terarah kepada cahaya yang meresap, dan biasa kepada kita semua dari awan musim panas dan kabus musim luruh,” Profesor Alexander Szameit dari Institut untuk Fizik di Universiti Rostock menerangkan titik permulaan pertimbangan pasukannya. Terutamanya, taburan ketumpatan mikroskopik bahan yang menentukan spesifik penyebaran. Szameit meneruskan, “Idea asas ketelusan teraruh adalah untuk mengambil kesempatan daripada sifat optik yang kurang dikenali untuk mengosongkan laluan bagi rasuk, boleh dikatakan.”

Sifat kedua ini, yang dikenali dalam bidang fotonik di bawah gelaran misteri bukan Hermititi, menerangkan aliran tenaga, atau, lebih tepat lagi, penguatan dan pengecilan cahaya. Secara intuitif, kesan yang berkaitan mungkin kelihatan tidak diingini—terutamanya pancaran cahaya yang pudar akibat penyerapan akan kelihatan sangat tidak produktif kepada tugas meningkatkan penghantaran isyarat. Namun begitu, kesan bukan Hermitian telah menjadi aspek utama optik moden, dan seluruh bidang penyelidikan berusaha untuk memanfaatkan interaksi kehilangan dan penguatan yang canggih untuk kefungsian lanjutan.

“Pendekatan ini membuka kemungkinan yang sama sekali baru, ” lapor pelajar kedoktoran Andrea Steinfurth, pengarang pertama kertas itu. Berkenaan dengan pancaran cahaya, adalah mungkin untuk menguatkan atau melembapkan bahagian tertentu secara selektif a rasuk pada tahap mikroskopik untuk mengatasi sebarang permulaan degradasi. Untuk kekal dalam gambar nebula, sifat penyerakan cahayanya boleh ditindas sepenuhnya. “Kami secara aktif mengubah suai bahan untuk menyesuaikannya untuk penghantaran isyarat cahaya tertentu yang terbaik, ” jelas Steinfurth. “Untuk tujuan ini, aliran tenaga mesti dikawal dengan tepat, supaya ia boleh dimuatkan bersama-sama dengan bahan dan isyarat seperti kepingan teka-teki.” Dengan kerjasama rapat dengan rakan kongsi dari Universiti Teknologi Vienna, para penyelidik di Rostock berjaya menangani cabaran ini. Dalam eksperimen mereka, mereka dapat mencipta semula dan memerhati interaksi mikroskopik isyarat lampu dengan bahan aktif mereka yang baru dibangunkan dalam rangkaian gentian optik sepanjang kilometer.

Malah, ketelusan teraruh hanyalah salah satu daripada kemungkinan menarik yang timbul daripada penemuan ini. Jika sesuatu objek benar-benar akan dibuat untuk lenyap, pencegahan berselerak tidak cukup. Sebaliknya, gelombang cahaya mesti muncul di belakangnya sama sekali tidak terganggu. Namun, walaupun dalam ruang hampa, pembelauan sahaja memastikan bahawa sebarang isyarat pasti akan mengubah bentuknya. “Penyelidikan kami menyediakan resipi untuk menstrukturkan bahan sedemikian rupa sehingga pancaran cahaya melepasi seolah-olah bahan itu, mahupun kawasan ruang yang didudukinya, tidak wujud. Malah peranti penyamaran rekaan Romulans tidak boleh melakukannya,” kata pengarang bersama Dr. Matthias Heinrich, berputar kembali ke sempadan terakhir Star Trek.

Penemuan yang dibentangkan dalam kerja ini mewakili satu kejayaan dalam penyelidikan asas mengenai fotonik bukan Hermitian dan menyediakan pendekatan baharu untuk penalaan halus aktif sistem optik sensitif, contohnya, penderia untuk kegunaan perubatan. Aplikasi berpotensi lain termasuk penyulitan optik dan penghantaran data selamat, serta sintesis bahan buatan serba boleh dengan sifat yang disesuaikan.


Nanoantenna silikon boleh dikonfigurasikan semula dikawal oleh medan cahaya vektor


Maklumat lanjut:
Andrea Steinfurth et al, Pemerhatian gelombang intensiti malar fotonik dan ketelusan teraruh dalam kekisi bukan Hermitian yang disesuaikan, Kemajuan Sains (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abl7412

Disediakan oleh
Universiti Rostock


Petikan: Ketelusan atas permintaan: Proses baharu boleh menjadikan bahan tiruan telus atau tidak kelihatan sepenuhnya (2022, 31 Mei) yang diperoleh pada 1 Jun 2022 daripada

Dokumen ini tertakluk kepada hak cipta. Selain daripada sebarang urusan adil untuk tujuan kajian atau penyelidikan persendirian, tiada bahagian boleh diterbitkan semula tanpa kebenaran bertulis. Kandungan disediakan untuk tujuan maklumat sahaja.

We would love to say thanks to the writer of this write-up for this outstanding content

Ketelusan atas permintaan: Proses baru boleh menjadikan bahan tiruan telus atau bahkan tidak kelihatan sepenuhnya


Explore our social media profiles as well as other related pageshttps://paw6.info/related-pages/