Nyenzo mpya: mwanga chini ya udhibiti

Ripoti nyingi kuhusu "metamaterials" (katika alama za nukuu, kwa sababu ufafanuzi unaanza kutiwa ukungu) hutufanya tufikirie kuwa karibu suluhisho la shida zote, maumivu na mapungufu ambayo ulimwengu wa kisasa wa teknolojia unakabiliwa. Dhana za kuvutia zaidi hivi karibuni zinahusu kompyuta za macho na ukweli halisi.

kwenye mahusiano kompyuta za kidhahania za siku zijazokwa mfano, mtu anaweza kutaja utafiti wa wataalamu kutoka Chuo Kikuu cha TAU cha Israeli huko Tel Aviv. Wanatengeneza nanomaterials za multilayer ambazo zinapaswa kutumiwa kuunda kompyuta za macho. Kwa upande mwingine, watafiti kutoka Taasisi ya Uswizi ya Paul Scherrer walijenga dutu ya awamu tatu kutoka kwa sumaku ndogo bilioni yenye uwezo wa kuiga hali tatu za jumla, kwa mlinganisho na maji.

Je, inaweza kutumika kwa ajili gani? Waisraeli wanataka kujenga. Mazungumzo ya Uswisi kuhusu upitishaji na kurekodi data, pamoja na spintronics kwa ujumla.

Metaterial ya awamu ya tatu ya sumaku-ndogo inayoiga hali tatu za maji.

Picha kwa mahitaji

Utafiti wa wanasayansi katika Maabara ya Kitaifa ya Lawrence Berkeley katika Idara ya Nishati inaweza kusababisha uundaji wa kompyuta za macho kulingana na metali. Wanapendekeza kuunda aina ya mfumo wa laser ambao unaweza kukamata vifurushi fulani vya atomi mahali fulani, na kuunda iliyoundwa madhubuti, kudhibitiwa. muundo wa msingi wa mwanga. Inafanana na fuwele za asili. Kwa tofauti moja - ni karibu kabisa, hakuna kasoro zinazozingatiwa katika vifaa vya asili.

Wanasayansi wanaamini kwamba hawataweza tu kudhibiti kwa ukali nafasi ya vikundi vya atomi katika "kioo chao cha mwanga", lakini pia huathiri kikamilifu tabia ya atomi za mtu binafsi kwa kutumia laser nyingine (karibu na safu ya infrared). Watawafanya, kwa mfano, kwa mahitaji ya kutoa nishati fulani - hata photon moja, ambayo, ikiondolewa kutoka sehemu moja kwenye kioo, inaweza kutenda kwenye atomi iliyofungwa kwenye mwingine. Itakuwa aina ya kubadilishana rahisi ya habari.

Uwezo wa kutolewa kwa haraka photon kwa namna iliyodhibitiwa na kuhamisha kwa hasara kidogo kutoka kwa atomi moja hadi nyingine ni hatua muhimu ya usindikaji wa habari kwa kompyuta ya quantum. Mtu anaweza kufikiria kutumia safu nzima za fotoni zinazodhibitiwa kufanya hesabu ngumu sana - haraka zaidi kuliko kutumia kompyuta za kisasa. Atomu zilizopachikwa kwenye fuwele bandia zinaweza pia kuruka kutoka sehemu moja hadi nyingine. Katika kesi hii, wao wenyewe wangekuwa wabebaji wa habari kwenye kompyuta ya quantum au wanaweza kuunda sensor ya quantum.

Wanasayansi wamegundua kwamba atomi za rubidium ni bora kwa madhumuni yao. Hata hivyo, atomi za bariamu, kalsiamu au sesiamu pia zinaweza kunaswa na kioo cha leza bandia kwani zina viwango sawa vya nishati. Ili kutengeneza metamaterial inayopendekezwa katika jaribio la kweli, timu ya watafiti italazimika kunasa atomi chache kwenye kimiani bandia cha fuwele na kuziweka hapo hata zikifurahishwa na hali ya juu ya nishati.

Uhalisia pepe bila kasoro za macho

Metamaterials inaweza kupata matumizi muhimu katika eneo lingine linaloendelea la teknolojia -. Ukweli halisi una vikwazo vingi tofauti. Upungufu wa optics unaojulikana kwetu una jukumu kubwa. Ni kivitendo haiwezekani kujenga mfumo kamili wa macho, kwa sababu daima kuna kinachoitwa aberrations, i.e. upotoshaji wa mawimbi unaosababishwa na mambo mbalimbali. Tunafahamu upotofu wa duara na kromatiki, astigmatism, kukosa fahamu na athari zingine nyingi mbaya za macho. Mtu yeyote ambaye ametumia seti za uhalisia pepe lazima awe ameshughulikia matukio haya. Haiwezekani kuunda optics za VR ambazo ni nyepesi, zinazozalisha picha za ubora wa juu, zisizo na upinde wa mvua unaoonekana (aberrations ya chromatic), kutoa uwanja mkubwa wa mtazamo, na kuwa nafuu. Hii sio kweli.

Ndiyo maana watengenezaji wa vifaa vya VR Oculus na HTC hutumia kile kinachoitwa lenzi za Fresnel. Hii hukuruhusu kupata uzito mdogo sana, kuondoa upotovu wa chromatic na kupata bei ya chini (nyenzo za utengenezaji wa lensi kama hizo ni nafuu). Kwa bahati mbaya, pete za refractive husababisha w Lensi za Fresnel kushuka kwa kiasi kikubwa kwa tofauti na kuundwa kwa mwanga wa centrifugal, ambayo inaonekana hasa ambapo eneo lina tofauti ya juu (background nyeusi).

Hata hivyo, hivi karibuni wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Harvard, wakiongozwa na Federico Capasso, waliweza kuendeleza lenzi nyembamba na bapa kwa kutumia metamatadium. Safu ya nanostructure kwenye kioo ni nyembamba kuliko nywele za binadamu (0,002 mm). Sio tu kuwa na vikwazo vya kawaida, lakini pia hutoa ubora wa picha bora zaidi kuliko mifumo ya gharama kubwa ya macho.

Lenzi ya Capasso, tofauti na lenzi za kawaida za mbonyeo ambazo hujipinda na kutawanya mwanga, hubadilisha sifa za wimbi la mwanga kutokana na miundo ya hadubini inayochomoza kutoka kwenye uso, iliyowekwa kwenye kioo cha quartz. Kila daraja kama hilo huondoa mwanga tofauti, kubadilisha mwelekeo wake. Kwa hiyo, ni muhimu kusambaza vizuri muundo huo wa nano (muundo) ambao umeundwa na kompyuta na kuzalishwa kwa kutumia mbinu zinazofanana na wasindikaji wa kompyuta. Hii ina maana kwamba aina hii ya lens inaweza kuzalishwa katika viwanda sawa na hapo awali, kwa kutumia michakato inayojulikana ya utengenezaji. Dioksidi ya titanium hutumiwa kwa sputtering.

Ni muhimu kutaja ufumbuzi mwingine wa ubunifu wa "meta-optics". hyperlense ya metamatiAlisoma katika Chuo Kikuu cha Amerika huko Buffalo. Matoleo ya kwanza ya hyperlenses yalifanywa kwa fedha na vifaa vya dielectric, lakini walifanya kazi tu katika safu nyembamba sana ya urefu wa mawimbi. Wanasayansi wa Buffalo walitumia mpangilio wa kuzingatia wa vijiti vya dhahabu katika kesi ya thermoplastic. Inafanya kazi katika safu inayoonekana ya urefu wa wimbi la mwanga. Watafiti wanaonyesha ongezeko la azimio linalotokana na suluhisho jipya kwa kutumia endoscope ya matibabu kama mfano. Kawaida hutambua vitu hadi nanomita 10, na baada ya kusakinisha hyperlenses, "hushuka" hadi nanomita 250. Muundo huo unashinda tatizo la diffraction, jambo ambalo hupunguza kwa kiasi kikubwa azimio la mifumo ya macho - badala ya uharibifu wa wimbi, hubadilishwa kuwa mawimbi ambayo yanaweza kurekodi katika vifaa vya macho vinavyofuata.

Kulingana na chapisho katika Nature Communications, njia hii inaweza kutumika katika maeneo mengi, kutoka kwa dawa hadi uchunguzi wa molekuli moja. Ni sahihi kusubiri vifaa vya saruji kulingana na metamatadium. Labda wataruhusu ukweli halisi hatimaye kufikia mafanikio ya kweli. Kuhusu "kompyuta za macho", haya bado ni matarajio ya mbali na yasiyoeleweka. Walakini, hakuna kitu kinachoweza kutengwa ...