Динамическое изменение свойства света

15.06.2025

Современная наука стремится выйти за пределы традиционной электроники, используя свет для передачи и обработки информации. Управление свойствами света открывает новые горизонты в создании оптических компьютеров и устройств следующего поколения. Одним из ключевых направлений является возможность динамически изменять параметры света, такие как его поляризация и хиральность - способность электромагнитной волны вращаться по-разному. Недавнее открытие ученых из Университета Юты стало важным шагом в этом направлении.

Исследователи представили инновационную программируемую гетероструктуру - сложный многослойный материал, в котором объединены выровненные углеродные нанотрубки и материалы с изменением фазы, например, германий-сурма-теллур (GST). Такое сочетание позволяет управлять поляризацией света не статично, как это было ранее, а динамично, с возможностью перепрограммирования. Ведущий автор проекта, Вейл Гао, сравнил предыдущие материалы с резными камнями - красивыми, но неподвижными, тогда как новая разработка является "живой" оптической материей, способной менять свои свойства по команде.

В основе работы устройства лежит способность нанотрубок одновременно выполнять роль оптического элемента и электрода, а также изменять характеристики материала с помощью электрических импульсов, воздействующих на слой с изменяющейся фазой. Как поясняет аспирант Цзичао Фань, нагрев нанотрубок вызывает фазовое переключение материала, что приводит к изменению поглощения света с различной круговой поляризацией. Это позволяет "на лету" программировать оптические свойства гетероструктуры.

Особенностью нового материала является возможность создания гетероструктур размером с полноценную пластину, пригодную для использования в микроэлектронных подложках. Слои нанотрубок формируются с помощью метода самосложения, а пленки из материала с изменяющейся фазой наносятся посредством напыления. Для оптимального проектирования структуры применялись алгоритмы машинного обучения, включая байесовскую оптимизацию, что позволило подобрать наиболее эффективные параметры слоев.

Гетероструктура демонстрирует два ключевых типа отклика на воздействие света. Первый, изотропный (CDiso), проявляется одинаково при любом повороте материала, напоминая узор, который можно увидеть под любым углом. Второй, нереципрокный (LDLB), меняет знак при изменении направления падающего светового луча. Сочетание этих эффектов открывает новые возможности для кодирования информации не только по яркости или длине волны, но и по характеру вращения световой волны, что значительно повышает плотность передачи данных.

Перспективы применения технологии весьма широки: она может стать основой для нейроморфных процессоров, имитирующих работу мозга за счет параллельной обработки оптических сигналов. Кроме того, гетероструктуры пригодятся в создании компактных биосенсоров для медицинской диагностики и устройств квантовой связи, где хиральность света используется для защиты данных. Университет Юты уже запатентовал метод интеграции таких материалов в производственные линии микроэлектроники, а ближайшие планы ученых включают создание прототипа оптического чипа.

Разработка динамически программируемых гетероструктур открывает путь к новому поколению оптических технологий, способных радикально изменить обработку информации и коммуникации. Этот прорыв демонстрирует, что управление светом на наномасштабном уровне перестает быть статичным процессом и становится адаптивным, что обещает революцию в области вычислительной техники и сенсорики.

<< Назад: Получение влаги из воздуха без затрат энергии 15.06.2025

>> Вперед: Холодные душ излечивает от стресса 14.06.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Неувязающие сапоги 15.02.2000 Почему сапоги увязают в грязи? Потому, что, когда идущий хочет сделать шаг, плотная грязь, со всех сторон охватывающая сапог, не дает устремиться воздуху в образовавшуюся пустоту и атмосферное давление не позволяет оторвать подошву от грунта. Между прочим, таков же механизм засасывания любых предметов болотной топью или зыбучими песками. Английский изобретатель Клифф Коггер предложил сапоги, неподвластные этому эффекту. В сапоге его системы имеется трубка с клапаном, ведущая от подошвы к обрезу голенища. Она не позволяет образоваться вакууму под подошвой, и сапог легко вылезает из любой грязи. В неувязающие сапоги уже обуты отряды английской береговой охраны и некоторые пожарные команды, испытывается новый вид обуви и в американской армии.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026