- 20,414
- 46
- 8 Ноя 2022
Что будет, если «сжать» свет в сотни раз? Учёные нашли ответ.
Учёные сообщили о прорыве в управлении миниатюрными волнами света и электронов, открывающем путь к сверхбыстрой связи и квантовым устройствам .
Ключевая задача — научиться работать со светом на предельно малых масштабах, поскольку именно это необходимо для создания миниатюрных и энергоэффективных технологий. В отличие от громоздких проводов и схем, свет способен передавать информацию напрямую. Однако его длина волны слишком велика, чтобы легко сжиматься в пространства наноразмеров.
В исследовании, опубликованном в журнале Light : Science & Applications, команда разработала метод управления особыми волнами — плазмон-поляритонами Дирака (DPPs). В отличие от обычного света, DPPs могут «сжиматься» в пространства, в сотни раз меньшие их длины волны, и направляться внутри наноразмерных устройств.
Учёные смогли управлять такими волнами в терагерцовом (THz) диапазоне, который находится между микроволнами и инфракрасным светом и до сих пор изучен довольно слабо.
Для этого использовался особый класс наноматериалов — топологические изоляторы (TI). Их уникальность в том, что внутри они ведут себя как изолятор, а поверхность остаётся проводящей. В работе применялся материал Bi₂Se₃, выращенный эпитаксиальным методом. Исследователи расположили его в виде тонких полос с небольшими зазорами между ними.
Изменяя ширину зазоров, удалось добиться сразу двух эффектов. Во-первых, волны стали короче примерно на 20%. Во-вторых, увеличилась длина распространения более чем на 50%, то есть они теряли энергию значительно медленнее. Таким образом, были решены две главные проблемы DPPs: высокая потеря энергии и слишком большой импульс по сравнению с обычным световым лучом.
«Наши результаты показывают, что можно настраивать спектральный отклик резонаторов на основе Bi₂Se₃, регулируя ширину зазора. Эти знания могут стать основой для проектирования архитектур на базе топологических изоляторов », — отмечают авторы работы.
Достижение открывает дорогу к созданию настраиваемых и энергоэффективных терагерцовых устройств. Потенциал THz-технологий огромен: они способны передавать больше данных, чем современные Wi-Fi или 5G, обеспечивая сверхбыструю загрузку и более высокий уровень безопасности сетей .
Кроме того, разработки могут дать более чёткие и безопасные методы медицинской визуализации, а также стать строительными блоками для будущих квантовых компьютеров.
Учёные сообщили о прорыве в управлении миниатюрными волнами света и электронов, открывающем путь к сверхбыстрой связи и квантовым устройствам .
Ключевая задача — научиться работать со светом на предельно малых масштабах, поскольку именно это необходимо для создания миниатюрных и энергоэффективных технологий. В отличие от громоздких проводов и схем, свет способен передавать информацию напрямую. Однако его длина волны слишком велика, чтобы легко сжиматься в пространства наноразмеров.
В исследовании, опубликованном в журнале Light : Science & Applications, команда разработала метод управления особыми волнами — плазмон-поляритонами Дирака (DPPs). В отличие от обычного света, DPPs могут «сжиматься» в пространства, в сотни раз меньшие их длины волны, и направляться внутри наноразмерных устройств.
Учёные смогли управлять такими волнами в терагерцовом (THz) диапазоне, который находится между микроволнами и инфракрасным светом и до сих пор изучен довольно слабо.
Для этого использовался особый класс наноматериалов — топологические изоляторы (TI). Их уникальность в том, что внутри они ведут себя как изолятор, а поверхность остаётся проводящей. В работе применялся материал Bi₂Se₃, выращенный эпитаксиальным методом. Исследователи расположили его в виде тонких полос с небольшими зазорами между ними.
Изменяя ширину зазоров, удалось добиться сразу двух эффектов. Во-первых, волны стали короче примерно на 20%. Во-вторых, увеличилась длина распространения более чем на 50%, то есть они теряли энергию значительно медленнее. Таким образом, были решены две главные проблемы DPPs: высокая потеря энергии и слишком большой импульс по сравнению с обычным световым лучом.
«Наши результаты показывают, что можно настраивать спектральный отклик резонаторов на основе Bi₂Se₃, регулируя ширину зазора. Эти знания могут стать основой для проектирования архитектур на базе топологических изоляторов », — отмечают авторы работы.
Достижение открывает дорогу к созданию настраиваемых и энергоэффективных терагерцовых устройств. Потенциал THz-технологий огромен: они способны передавать больше данных, чем современные Wi-Fi или 5G, обеспечивая сверхбыструю загрузку и более высокий уровень безопасности сетей .
Кроме того, разработки могут дать более чёткие и безопасные методы медицинской визуализации, а также стать строительными блоками для будущих квантовых компьютеров.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
