Sabbin metamaterials: haske ƙarƙashin iko

Yawancin rahotanni game da "metamaterials" (a cikin alamomin ambato, saboda ma'anar ta fara blur) ya sa mu yi tunanin su a matsayin kusan maganin duk matsalolin, zafi da iyakokin da duniyar zamani na fasaha ke fuskanta. Abubuwan da suka fi ban sha'awa a kwanan nan sun shafi kwamfutoci na gani da gaskiya.

cikin dangantaka kwakwalwar hasashe na gabaa matsayin misali, mutum na iya bayar da bincike na kwararru daga Jami’ar TAU ta Isra’ila da ke Tel Aviv. Suna kera nanomaterials multilayer waɗanda ya kamata a yi amfani da su don ƙirƙirar kwamfutoci masu gani. Bi da bi, masu bincike daga Cibiyar Paul Scherrer ta Swiss sun gina wani abu mai kashi uku daga ƙananan ƙwararrun ƙwararrun ƙwararrun biliyoyin da za su iya kwaikwayi jahohi tara guda uku, ta misalin da ruwa.

Me za a iya amfani da shi? Isra'ilawa suna son ginawa. A Swiss magana game da watsa bayanai da rikodi, kazalika da spintronics gaba ɗaya.

Metamaterial mai kashi uku da aka yi da ƙananan maɗaukaki waɗanda ke kwaikwayi jihohin ruwa uku.

Photons akan buƙata

Binciken masana kimiyya a dakin gwaje-gwaje na kasa na Lawrence Berkeley a Sashen Makamashi na iya haifar da haɓakar kwamfutoci na gani da suka dogara da abubuwan metamaterials. Suna ba da shawarar ƙirƙirar nau'in tsarin laser wanda zai iya kama wasu fakitin atom a wani wuri, ƙirƙirar ƙayyadaddun ƙira, sarrafawa. haske tushen tsarin. Ya yi kama da lu'ulu'u na halitta. Tare da bambanci ɗaya - kusan kusan cikakke, ba a lura da lahani a cikin kayan halitta.

Masana kimiyya sun yi imanin cewa ba wai kawai za su iya sarrafa matsayi na ƙungiyoyin atom a cikin "kristalin haske" ba, amma kuma suna tasiri sosai akan halayen kowane kwayoyin halitta ta amfani da wani laser (kusa da kewayon infrared). Za su sa su, alal misali, a kan buƙata su fitar da wani makamashi - ko da photon guda ɗaya, wanda, idan an cire shi daga wuri guda a cikin crystal, zai iya yin aiki a kan zarra da aka kama a cikin wani. Zai zama nau'in musayar bayanai mai sauƙi.

Ikon fitar da photon da sauri ta hanyar sarrafawa da canja shi tare da ƴan asara daga wannan zarra zuwa wani muhimmin matakin sarrafa bayanai don ƙididdige ƙididdiga. Mutum zai iya yin tunanin yin amfani da duka tsararrun na'urorin sarrafa hoto don yin ƙididdige ƙididdiga masu rikitarwa - da sauri fiye da amfani da kwamfutoci na zamani. Atom ɗin da aka saka a cikin kristal na wucin gadi kuma na iya tsalle daga wuri guda zuwa wani. A wannan yanayin, su da kansu za su zama masu ɗaukar bayanai a cikin kwamfutoci masu ƙima ko kuma suna iya ƙirƙirar firikwensin ƙididdiga.

Masana kimiyya sun gano cewa rubidium atoms sun dace da manufar su. Duk da haka, barium, calcium ko ceium atoms kuma za a iya kama su ta hanyar kristal laser wucin gadi saboda suna da matakan makamashi iri ɗaya. Don yin ƙirar metamaterial ɗin da aka tsara ta zama gwaji na gaske, ƙungiyar bincike za ta ɗauki ƴan atom ɗin a cikin lattice ɗin kristal na wucin gadi kuma su ajiye su a can ko da lokacin da ake jin daɗin manyan ƙasashe masu ƙarfi.

Gaskiyar gaskiya ba tare da lahani na gani ba

Metamaterials na iya samun aikace-aikace masu amfani a wani yanki mai tasowa na fasaha -. Gaskiyar gaskiya tana da iyakoki daban-daban. Rashin lahani na na'urorin gani da muka sani suna taka muhimmiyar rawa. Ba shi yiwuwa a kusan gina ingantaccen tsarin gani, saboda koyaushe akwai abin da ake kira aberrations, watau. karkatar da igiyar ruwa sakamakon abubuwa daban-daban. Muna sane da ɓarna mai faɗi da chromatic aberrations, astigmatism, coma da yawa, sauran illoli masu yawa na gani. Duk wanda ya yi amfani da saitin gaskiya na kama-da-wane dole ya magance waɗannan abubuwan mamaki. Ba shi yiwuwa a ƙirƙira na'urorin gani na VR masu nauyi, samar da hotuna masu inganci, ba su da bakan gizo na bayyane (aberrations chromatic), ba da babban filin kallo, kuma suna da arha. Wannan ba gaskiya bane.

Shi ya sa masu kera kayan aikin VR Oculus da HTC ke amfani da abin da ake kira ruwan tabarau na Fresnel. Wannan yana ba ku damar samun ƙarancin nauyi mai mahimmanci, kawar da ɓarna na chromatic kuma ku sami ƙarancin ƙarancin farashi (kayan samar da irin wannan ruwan tabarau yana da arha). Abin baƙin ciki, zoben da ke da alaƙa suna haifar da w ruwan tabarau na Fresnel raguwa mai mahimmanci a cikin bambanci da kuma ƙirƙirar haske na centrifugal, wanda ya fi dacewa musamman inda yanayin yana da babban bambanci (baƙar fata).

Koyaya, kwanan nan masana kimiyya daga Jami'ar Harvard, wanda Federico Capasso ya jagoranta, sun sami ci gaba bakin ciki da lebur ruwan tabarau ta amfani da metamaterials. Nanostructure Layer a kan gilashin ya fi siriyar gashin mutum (0,002 mm). Ba wai kawai ba shi da nakasassu na yau da kullun, amma kuma yana ba da ingancin hoto mafi kyau fiye da tsarin gani masu tsada.

Ruwan tabarau na Capasso, ba kamar ruwan tabarau na convex na yau da kullun waɗanda ke lanƙwasa da watsa haske ba, suna canza kaddarorin igiyoyin hasken saboda ƙananan sifofi da ke fitowa daga saman, wanda aka ajiye akan gilashin quartz. Kowane irin wannan tudun yana karkatar da haske daban-daban, yana canza alkiblarsa. Don haka, yana da mahimmanci a rarraba irin wannan nanostructure (tsarin) daidai gwargwado wanda aka tsara ta kwamfuta kuma ana samarwa ta hanyar amfani da hanyoyin da suka dace da na'urorin sarrafa kwamfuta. Wannan yana nufin cewa ana iya samar da irin wannan nau'in ruwan tabarau a cikin masana'antu iri ɗaya kamar da, ta amfani da hanyoyin masana'anta da aka sani. Ana amfani da titanium dioxide don sputtering.

Yana da daraja ambaton wani sabon bayani na "meta-optics". metamaterial hyperlensesJami'ar Amurka da ke Buffalo. Sifofin farko na hyperlenses an yi su ne da azurfa da kayan lantarki, amma sun yi aiki ne kawai a cikin kunkuntar kewayon raƙuman ruwa. Masanan kimiyyar Buffalo sun yi amfani da wani tsari na sandunan zinare a cikin wani akwati na thermoplastic. Yana aiki a cikin kewayon tsayin tsayin haske na bayyane. Masu binciken sun kwatanta karuwar ƙudurin da aka samu daga sabon bayani ta amfani da endoscope na likita a matsayin misali. Yawancin lokaci yana gane abubuwa har zuwa 10 nanometers, kuma bayan shigar da hyperlenses, ya "sauka" zuwa nanometers 250. Zane ya shawo kan matsalar diffraction, al'amari wanda ya rage girman ƙuduri na tsarin gani - maimakon karkatar da igiyoyin ruwa, an canza su zuwa raƙuman ruwa waɗanda za a iya yin rikodin su a cikin na'urori masu mahimmanci na gaba.

A cewar wani wallafe-wallafen Nature Communications, ana iya amfani da wannan hanya a wurare da yawa, daga magani zuwa duban kwayoyin halitta guda daya. Ya dace a jira na'urori masu kankare bisa ga metamaterials. Wataƙila za su ƙyale gaskiyar kama-da-wane don a ƙarshe cimma nasara ta gaske. Dangane da "kwamfutoci masu gani", waɗannan har yanzu suna da nisa da rashin tabbas. Duk da haka, babu abin da za a iya cire ...