Версия для слабовидящих
Создан метаматериал, внутри которого фазовая скорость световых волн бесконечна. Новинка может заметно поправить положение в оптоэлектронике Печать Email
Новости об инновациях
16.10.2013

Учёные из Института атомной и молекулярной физики (Нидерланды) и Пенсильванского университета (США) представили материал, придающий видимому свету почти бесконечную длину волны.

Новинка, состоящая из перекрывающихся слоёв серебра и нитрида кремния, эксплуатирует довольно необычный подход. Скорость распространения световых волн в среде, обладающей световой дисперсией, бывает фазовая и групповая. Фазовая, напомним, показывает, как «пики» и «провалы» световой волны движутся через материал, в то время как групповая скорость определяет перенос энергии теми же самыми волнами. С точки зрения теории относительности перенос энергии не может быть быстрее скорости света, что ограничивает групповую скорость. А вот для фазовой таких физических ограничений нет. Именно поэтому ранее другой научной группе удалось поднять фазовую скорость до бесконечной, хотя и в одном лишь наноустройстве.

compulenta-pic1.jpgСхема создания метаматериала при помощи фокусированных ионных пучков (здесь и ниже иллюстрации AMOLF).

Теперь учёные во главе с Альбертом Полманом (Albert Polman) испробовали тот же подход для создания метаматериала, состоящего из множества таких наноустройств. Его повторяющиеся элементы много меньше, чем длина волны излучения, с которым материал работает. Когда свет путешествует через среду, его распространение определяется диэлектрической проницаемостью последней — сопротивлением материала электрическим полям световых волн.

Диэлектрическая проницаемость серебра отрицательна, а у нитрида кремния она положительная. Комбинация этих веществ даёт необычный результат: диэлектрическая проницаемость, по сути, равна нулю. В итоге со стороны кажется, что свет не испытывает никакого сопротивления в материале; пики и впадины световой волны практически не двигаются — и фазовая скорость волн становится бесконечной.

Помимо собственно создания метаматериала, непростой задачей оказалось точное измерение распространения света в нём. Для этого разрабатывался специальный интерферометр.

Что даёт материал с бесконечной фазовой скоростью распространения электромагнитных волн? На выходе из него световые волны полностью синхронизированы, а формой фазового фронта такого света можно управлять в очень широких пределах. Метаматериал способен стать основой для антенны, с помощью которой можно без задержек (относительно скорости света) передавать информацию от одной оптической микросхемы другой.

Ранее той же группе исследователей удавалось создать лишь отдельное устройство, в котором фазовая скорость света была бесконечной, однако для применения в полноценных компьютерах его одного мало. Но поскольку новый метаматериал, по сути, представляет собой набор таких приборов, он уже сегодня подходит для использования в наборах оптических микросхем.

compulenta-pic2.jpgФазовую скорость света в новом материале измеряли с помощью специально созданного интерферометра.

Важно и то, что применённая для его производства технология фокусируемого ионного пучка более или менее освоена и легко масштабируема.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Photonics.

Подготовлено по материалам Института атомной и молекулярной физики

Автор: Александр Березин

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2013/sozdan-metamaterial-vnutri-kotorogo-fazovaya-skorost-svetovykh-voln-beskonechna-novinka-mo

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта