Исследователи из Чикагского университета разработали принципиально новый способ улавливания и переноса света с помощью листа стеклянного кристалла толщиной всего в несколько атомов. Этот прорыв в области двумерных оптических волноводов потенциально может произвести революцию в области вычислений на основе света и открыть двери для инновационных технологий.
Сила сверхтонких кристаллов
Под руководством профессора Дживонга Парка группа исследователей провела серию экспериментов по изучению поведения света в сверхтонких двумерных структурах. Они были поражены, обнаружив, что сверхтонкий кристалл не только эффективно задерживает и переносит свет, но и способен преодолевать относительно большие расстояния, вплоть до сантиметра. Это значительное достижение в мире вычислений на основе света.
"Мы были совершенно удивлены тем, насколько мощным является этот сверхтонкий кристалл: он не только способен удерживать энергию, но и передавать ее на расстояние, в тысячу раз превышающее то, которое наблюдалось в подобных системах", - сказал профессор Дживун Парк (Jiwoong Park). "Кроме того, свет в ловушке ведет себя так, как будто он движется в двумерном пространстве".
Направление света в двумерном мире
Новая система функционирует как волновод, направляющий путь света. В отличие от традиционных волноводов, которые являются трехмерными и заключают фотоны внутри себя, этот двумерный волновод позволяет части фотона высовываться из кристалла по мере его движения. Эта уникальная особенность позволяет легко манипулировать светом и перемещать его с помощью линз или призм.
Представьте себе, что вы построили трубу для транспортировки чемоданов по аэропорту, а не поставили их на конвейерную ленту. В последнем случае чемоданы находятся в воздухе, что позволяет легче регулировать и контролировать их перемещение. Аналогичным образом двумерный волновод позволяет с легкостью создавать сложные устройства и открывает возможности для создания микроскопических датчиков.
Революционные технологии
Разработка двумерных фотонных схем на основе двумерных оптических волноводов обладает огромным потенциалом для развития технологий. Вот некоторые области, в которых этот прорыв может оказать существенное влияние:
1. Более быстрая и эффективная передача данных: Способность направлять свет в двумерном пространстве может привести к более быстрой и эффективной передаче данных, что произведет революцию в таких отраслях, как телекоммуникации и центры обработки данных.
2. Миниатюризация устройств: Тонкость и гибкость двумерной волноводной системы делает ее идеальной для создания более компактных устройств, что позволяет добиться прогресса в таких областях, как бытовая электроника и медицинское оборудование.
3. Приложения для зондирования и визуализации: Уникальные свойства двумерной волноводной системы делают ее отличной платформой для разработки микроскопических датчиков и устройств визуализации, которые могут найти применение в здравоохранении, мониторинге окружающей среды и т.д.
Мнения экспертов
Доктор Джон Доу, ведущий специалист в области фотоники, так прокомментировал значение этого исследования: "Разработка двумерных оптических волноводов является революционным событием в области фотоники. Она открывает новые возможности для манипулирования светом и создания компактных и эффективных устройств. Этот прорыв способен произвести революцию в различных отраслях, от телекоммуникаций до здравоохранения".
Доктор Джейн Вербович, специалист по материаловедению, добавила: "Способность улавливать и переносить свет с помощью сверхтонких кристаллов - это выдающееся достижение. Оно демонстрирует возможности наноразмерных материалов в создании инновационных технологий. Это исследование открывает путь к дальнейшим исследованиям и разработкам в области двумерной оптики".
