Nowy metamateriał przesyła światło bez utraty energii
Już niedługo będziemy mogli pożegnać się z przegrzewającymi
się laptopami, telefonami i tabletami, z którymi mamy codziennie do czynienia.
Elektrony przenoszą informację po obwodach, lecz w czasie transmisji wytracają
energię w formie ciepła. Elektrony to najlepsza z rzeczy dostępnych obecnie w przypadku komputerów, lecz w niedalekiej przyszłości będziemy mogli pomachać
elektronice na do widzenia i powitać komunikację fotonową lub świetlną, która
będzie zarówno szybsza, jak i chłodniejsza. Mamy jeszcze do pokonania kilka
przeszkód, zanim wprowadzimy tę technologię do każdego domu i każdej kieszeni,
lecz jedno z naszych ograniczeń znalazło właśnie rozwiązanie dzięki opracowaniu
nowego metamateriału.
Metamaterial to substancja, której właściwości nie obserwuje się w naturze. W tym przypadku taką szczególną właściwością jest współczynnik załamania, czyli wartość opisująca, w jaki sposób światło przenika przez materiał. Weźmy, na przykład wodę lub szkło, które powodują zakrzywienie promieni światła przez nie przechodzących. To dlatego baseny zawsze wyglądają na płytsze, niż są w istocie.
Współczynnik załamania światła nowego metamateriału wynosi zero, co oznacza, że faza światła w materiale może poruszać się nieskończenie szybko. Nie oznacza to jednak, że materiał ten stanowi naruszenie dla względności. Światło posiada „prędkość grupową”, tj. prędkość, z jaką fala pokonuje przestrzeń oraz „prędkość fazową”, czy prędkość, z jaką wierzchołki fal poruszają się w odniesieniu do fali.
Względność szczególna nakłada ograniczenia na prędkość grupową, czyli tę, która przenosi informacje. Nic nie może poruszać się szybciej od prędkości grupowej światła w próżni. Prędkość fazowa wywiera wpływ na kształt fali; wyższy współczynnik załamania zbliża do siebie wszystkie wierzchołki fal.
Nowy materiał w całości eliminuje przesunięcia faz – wierzchołki i doliny fali nie przesuwają się już w przestrzeni, a jedynie oscylują w czasie. Taka idealnie jednolita faza umożliwia skręcanie, wykręcanie, naciąganie i ściskanie światła bez utraty energii.
Materiał ten, zastosowany w procesorach, umożliwi emisję fotonów, które zawsze mają zgodne ze sobą fazy.
„Zintegrowane obwody fotonowe są hamowane przez słabe i nieefektywne optyczne ograniczenie przesyłania energii w standardowych
silikonowych falowodach” – powiedział Yang Li, naukowiec na stażu podoktorskim
i pierwszy autor opracowania. „Ten metamateriał o zerowym współczynniku
załamania oferuje rozwiązanie dla ograniczeń rozprzestrzeniania się energii
elektromagnetycznej w różnych konfiguracjach falowodów, ponieważ jego wysoka
wewnętrzna prędkość fazowa powoduje pełną transmisję bez względu na sposób
skonfigurowania materiału.”
Źródło: http://www.iflscience.com/new-metamaterial-transmits-light-no-energy-loss
Tagi: swiatlo, energia, metamaterial
wstecz Podziel się ze znajomymi