Наночастицы, управляющие потоком света, как дорожные знаки, направляют движение
Физики из Австралийского национального университета (ANU) разработали крошечные полупрозрачные слайды, способные создавать два очень разных изображения, манипулируя направлением, в котором свет проходит через них. Когда свет проходит через слайд, можно увидеть изображение Австралии, но когда вы переворачиваете слайд и снова смотрите, видно изображение Сиднейского оперного театра. Созданная пара изображений — лишь один пример неиспользованного количества возможностей.
Иллюстрация крошечных слайдов ANU. Предоставлено: Студия Эллы Мару.
Возможность создавать два совершенно разных изображения стала возможной благодаря способности ученых ANU контролировать направление, в котором свет может и не может двигаться на наноуровне. Разработка может проложить путь к новым световым устройствам, которые могут привести к более быстрому, дешевому и надежному Интернету. Он также может послужить основой для многих технологий завтрашнего дня.
Разработанная в сотрудничестве с коллегами из Китая, Германии и Сингапура, новая технология использует наночастицы, настолько маленькие, что около 12 000 из них могут поместиться в поперечном сечении человеческого волоса. Эти крошечные частицы выстраиваются в уникальные узоры на предметных стеклах.
«Частицы контролируют поток света, как дорожные знаки контролируют движение на оживленной дороге, манипулируя направлением, в котором свет может или не может двигаться», — сказал руководитель проекта доктор Сергей Крук.
«Некоторые частицы позволяют свету течь только слева направо, другие — справа налево, или путь может быть заблокирован в любом направлении».
Доктор Лей Ван из Юго-восточного университета в Китае говорит, что «хотя цель этих изображений в основном художественная, они демонстрируют потенциал этой новой технологии».
«В реальных приложениях эти наночастицы могут быть собраны в сложные системы, которые будут эффективно управлять потоком света — например, в коммуникационной инфраструктуре следующего поколения».
По словам доктора Крука, способность контролировать поток света на наноуровне гарантирует, что свет «будет идти туда, куда должен идти, и не пойдет туда, куда не должен идти».
«Мы обмениваемся огромными объемами информации с помощью света. Когда вы совершаете видеозвонок, скажем, из Австралии в Европу, ваш голос и изображение преобразуются в короткие световые импульсы, которые проходят тысячи километров по оптоволокну над континентами и океанами», — сказал доктор Крук из Центра нелинейной физики ANU.
«К сожалению, когда мы используем современные технологии на основе света для обмена информацией, может возникнуть множество паразитных эффектов. Свет может рассеиваться или отражаться, что ставит под угрозу ваше общение».
«Обеспечив световые потоки именно там, где он должен течь, мы решим многие проблемы с современными технологиями».
По словам доктора Крука, развитие многих технологий завтрашнего дня будет в значительной степени зависеть от нашей способности управлять светом в крошечном масштабе.
«Широкое внедрение крошечных компонентов, которые могут управлять потоком света, потенциально может привести к технологическим и социальным изменениям, подобным преобразованиям, вызванным в прошлом разработкой крошечных компонентов, которые контролируют поток электричества, известных как диоды и транзисторы."
«Контроль над потоком электричества на наноуровне — это то, что в конечном итоге принесло нам современные компьютеры и смартфоны. Поэтому интересно представить себе потенциал нашей новой технологии для управления потоком света».
Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics.
