Нов процес може да направи произведените от човека материали прозрачни или дори напълно невидими

Индуцирана прозрачност: Прецизният контрол на енергийния поток (посочен от светещи частици в мъглата) прави изкуствения материал напълно прозрачен за оптичния сигнал. Кредит: Андреа Щайнфурт / Университет в Росток

Космосът, крайната граница. Космическият кораб Enterprise продължава мисията си да изследва галактиката, когато всички комуникационни канали внезапно са прекъснати от непроницаема мъглявина. В много епизоди на емблематичния телевизионен сериал, доблестният екипаж трябва да „технологизира технологиите“ и „науката за науката“ само за 45 минути ефирно време, за да улесни бягството си от тази или подобна ситуация преди титлите. Въпреки че прекарват много повече време в своите лаборатории, екип от учени от университета в Росток успява да разработи изцяло нов подход за проектиране на изкуствени материали, способни да предават светлинни сигнали без никакво изкривяване посредством прецизно настроени енергийни потоци. Те публикуваха резултатите си в Учените напредват.

“Тъй като светлината се разпространява през нехомогенна среда, тя претърпява разсейване. Този ефект бързо трансформира компактен, насочен лъч в разсеяно сияние и е познат на всички от летните облаци и есенната мъгла”, каза професор Александър Замейт от Института по физика в университета в Росток описва отправната точка на мислите на своя екип. По-специално, микроскопичното разпределение на плътността на материала диктува спецификата на разсейването. Szameit продължава: „Основната идея на индуцираната прозрачност е да се възползваме от много по-малко известно оптично свойство, за да изчистим пътя за лъча, така да се каже.“

Това второ свойство, известно в областта на фотониката под мистериозното заглавие нехермитност, описва потока на енергия, или по-точно усилването и затихването на светлината. Интуитивно, свързаните ефекти може да изглеждат нежелани – по-специално избледняването на светлинния лъч поради абсорбцията би изглеждало много контрапродуктивно за подобряване на предаването на сигнала. Независимо от това, нехермитските ефекти се превърнаха в ключов аспект на съвременната оптика и цяла област на изследвания се стреми да използва сложното взаимодействие на загубата и усилването за усъвършенствана функционалност.

„Този ​​подход отваря изцяло нови възможности“, съобщава докторантът Андреа Щайнфурт, първият автор на статията. По отношение на лъч светлина, става възможно селективно да се усилват или отслабват специфични части от лъча на микроскопско ниво, за да се противодейства на всяко зараждащо се разграждане. За да остане в картината на мъглявината, нейните свойства на разсейване на светлината могат да бъдат напълно премахнати. „Ние активно модифицираме материал, за да го адаптираме към възможно най-доброто предаване на специфичен светлинен сигнал“, обяснява Щайнфурт. “За да направите това, потокът на енергия трябва да бъде точно контролиран, така че да може да се вмести в материала и сигнала като парчета от пъзел.” В тясно сътрудничество с партньори от Виенския технологичен университет изследователите от Росток успешно се справиха с това предизвикателство. В своите експерименти те успяха да пресъздадат и наблюдават микроскопичните взаимодействия на светлинните сигнали с техните нови активни материали в километрични оптични решетки.

Всъщност индуцираната прозрачност е само една от завладяващите възможности, които произтичат от тези открития. Ако един обект наистина трябва да се накара да изчезне, предотвратяването на дифузията не е достатъчно. Вместо това зад него трябва да се появяват необезпокоявани светлинни вълни. Но дори и във вакуума на пространството, само дифракцията гарантира, че всеки сигнал неизбежно ще промени формата си. „Нашето изследване предоставя рецептата за структуриране на материал по такъв начин, че светлинните лъчи да преминават през него, сякаш нито материалът, нито самата област на пространството, която заема, не съществуват. Дори измислените ромулански прикриващи устройства не могат да направят това, “, казва съавтористът д-р Матиас Хайнрих, връщайки се към „Последната граница“ на Star Trek.

Резултатите, представени в тази работа, представляват пробив в фундаменталните изследвания на неермитовата фотоника и предоставят нови подходи за активното фино настройване на чувствителни оптични системи, например сензори за медицинска употреба. Други потенциални приложения включват оптично криптиране и сигурно предаване на данни, както и синтез на многостранни изкуствени материали със специфични свойства.


Реконфигурируеми силициеви наноантени, управлявани от векторно светлинно поле


Повече информация:
Andrea Steinfurth et al, Наблюдение на фотонни вълни с постоянен интензитет и индуцирана прозрачност в адаптирани нехермитови решетки, Учените напредват (2022 г.). DOI: 10.1126/sciadv.abl7412

Предоставено от университета в Росток

цитат: Прозрачност при поискване: Новият процес може да направи изкуствените материали прозрачни или дори напълно невидими (2022 г., 31 май) Извлечено на 2 юни 2022 г. от https://phys.org/news/2022-05-transparency-demand-artificial -materials- transparent.html

Този документ е обект на авторско право. Освен за честна употреба за целите на частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писмено разрешение. Съдържанието е предоставено само за информация.

Add Comment