211service.com
Mazākais jebkad izgatavotais lāzers
Pētnieki ir pierādījuši visu laiku mazāko lāzeru, kas sastāv no nanodaļiņas, kuras diametrs ir tikai 44 nanometri. Ierīce tiek saukta par spaseri, jo tā rada starojuma veidu, ko sauc par virsmas plazmoniem. Šī tehnika ļauj ierobežot gaismu ļoti mazās telpās, un daži fiziķi uzskata, ka spaseri varētu būt nākotnes optisko datoru pamats, tāpat kā tranzistori ir mūsdienu elektronikas pamats.
Mazs lāzers: Šī simulācija parāda gaismas intensitāti ap jauna veida lāzeru, ko sauc par spaser, kad tas darbojas plazmonu ražošanas režīmā. Plazmonu koncentrācija visintensīvākā ir zelta sfērā, kas veido tās kodolu. Iekšējais melnais aplis norāda sfēras stāvokli, kas ir pārklāta ar krāsvielu iestrādātu silīcija dioksīda apvalku, kas atzīmēta ar ārējo melno līniju.
Lai gan labākā plaša patēriņa elektronika darbojas ar ātrumu aptuveni 10 gigaherci, Mihails Noginovs , fizikas profesors Norfolkas Valsts universitātes Materiālu izpētes centrā Norfolkā, VA, atzīmē, ka optiskās ierīces var darboties ar simtiem terahercu. Tomēr optiskās ierīces ir grūti miniaturizēt, jo fotonus nevar ierobežot apgabalos, kas ir daudz mazāki par pusi no to viļņa garuma. Bet ierīces, kas mijiedarbojas ar gaismu virsmas plazmonu veidā, var to ierobežot daudz šaurākās vietās.
Pašlaik notiek lielas pūles, galvenokārt teorētiskas, lai izstrādātu jaunas paaudzes nanoelektroniku, kuras pamatā ir plazmonika, saka Noginovs. Atšķirībā no citām iepriekšējām plazmoniskajām ierīcēm, spaseri ir aktīvs elements, kas var radīt un pastiprināt šos viļņus. Noginovs kopā ar jauno spaser izstrādi vadīja Ulrihs Vīzners Kornela Universitātes un Vladimirs Šalajevs un Jevgeņijs Narimanovs Purdjū universitātē. Darbs ir aprakstīts šodien žurnālā Daba .
Noginova un viņa līdzstrādnieku izgatavotais spaseris sastāv no vienas nanodaļiņas, kuras diametrs ir tikai 44 nanometri, ar dažādām daļām, kas veic funkcijas, kas ir līdzīgas parastajam lāzeram. Parastā lāzerā fotoni atsitās starp diviem spoguļiem caur pastiprināšanas vidi, kas pastiprina gaismu. Gaisma spaserā plazmonu veidā atlec uz zelta sfēras virsmas nanodaļiņu kodolā.
Noginovs saka, ka izaicinājums ir nodrošināt, lai šī enerģija ātri neizkliedētu no metāla virsmas. Viņa komanda to panāca, pārklājot zeltu ar silīcija dioksīda slāni, kas iestrādāts ar krāsvielu. Šis slānis darbojas kā pastiprināšanas līdzeklis. Gaisma no spasera var palikt ierobežota kā plazmoni, vai arī tā var atstāt daļiņu virsmu kā fotoni redzamās gaismas diapazonā. Tāpat kā lāzers, spaseris ir jāpumpē, lai piegādātu nepieciešamo enerģiju. Noginova grupa to panāk, bombardējot daļiņu ar gaismas impulsiem.
Parastā lāzera izmēru nosaka tā izmantotās gaismas viļņa garums, un attālums starp atstarojošajām virsmām nedrīkst būt mazāks par pusi no gaismas viļņa garuma – redzamās gaismas gadījumā apmēram 200 nanometri. Spasera skaistums ir tāds, ka tas apiet šo ierobežojumu, izmantojot plazmonus, saka Noginovs. Spaserus, iespējams, varētu izgatavot līdz vienam nanometram. Jebkurš mazāks par to, skaidro Noginovs, un nanodaļiņu funkcionalitāte sabojājas.
Noginovs un viņa līdzstrādnieki nav pirmie, kas izgatavo nanolāzeru. Šī gada jūlijā pētnieki vadīja Cun-Zheng Ning , elektrotehnikas profesors Arizonas štata universitātē, un Martins Hills no Eindhovenas universitātes Nīderlandē izveidoja aptuveni 100 nanometrus platu nanolāzeru, izmantojot dažādus materiālus. Ning un Hill nanolāzers bija pirmais, kas pārvarēja viļņa garuma ierobežojumus lāzeru izmēram. Tomēr šodien publicētais darbs ir pirmais spasera piemērs.
Spaser darbojas apmēram tūkstoš reižu ātrāk nekā ātrākais tranzistors, vienlaikus tam ir tāds pats nanomēroga izmērs, saka Marks Stokmens , Džordžijas štata universitātes fizikas profesors. Tas paver iespēju izveidot īpaši ātrus pastiprinātājus, loģiskos elementus un mikroprocesorus, kas darbojas apmēram tūkstoš reižu ātrāk nekā parastie silīcija mikroprocesori.
Stockman prognozēja fāzeru 2003. gadā ar Dāvids Bergmans , fizikas profesors Telavivas Universitātē Izraēlā. Spasera izveide, saka Bergmanis, ir skaists darbs.
Visticamāk, ka spaseri savu pirmo pielietojumu atradīs nevis optiskajā skaitļošanā, bet gan vietās, kur mūsdienās izmanto parastos lāzerus, saka Noginovs. Patiešām, tuvākā laika pielietojums ir magnētisko datu uzglabāšanas nozarē, saka Sakrats Khizrojevs , elektrotehnikas profesors Kalifornijas Universitātē Riversaidā, kurš arī izstrādā nanolāzerus. Mūsdienu cietajos diskos izmantotie magnētiskie datu nesēji sasniedz savas fiziskās robežas; Viens no veidiem, kā paplašināt tā iespējas, ir ierakstīšanas laikā sildīt datu nesēju ar ļoti maziem gaismas plankumiem, ko varētu izdarīt ar nanolāzeriem, saka Khizroev. Tomēr pētnieki brīdina, ka jebkura pieteikšanās, iespējams, ir gadu attālumā.