Die Geschwindigkeit, mit der sich Licht ausbreitet, ist entscheidend für einen schnellen Informationsaustausch. Wenn Wissenschaftler jedoch die Geschwindigkeit von Lichtteilchen irgendwie verlangsamen könnten, hätte dies eine ganze Reihe neuer technologischer Anwendungen, für die sie genutzt werden könnten. Quantencomputer , LIDAR, virtuelle Realität, lichtbasiertes WLAN und sogar die Erkennung von Viren.
Jetzt in a Papier veröffentlicht in Naturnanotechnologie Stanford-Wissenschaftler haben einen Ansatz demonstriert, um Licht signifikant zu verlangsamen und nach Belieben zu lenken.
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Wissenschaftler aus dem Labor von Jennifer Dionne, Associate Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik in Stanford, entwickelten diese Resonatoren mit "hohem Qualitätsfaktor" oder "hohem Q", indem sie ultradünne Siliziumchips in nanoskalige Stäbe strukturierten, um Licht resonant einzufangenund dann freigeben oder zu einem späteren Zeitpunkt umleiten.
"Wir versuchen im Wesentlichen, Licht in einer winzigen Box einzufangen, in der das Licht immer noch aus vielen verschiedenen Richtungen kommen und gehen kann", sagte Mark Lawrence, Postdoktorand und Hauptautor der Zeitung, in a Pressemitteilung . "Es ist einfach, Licht in einer Box mit vielen Seiten einzufangen, aber nicht so einfach, wenn die Seiten transparent sind - wie dies bei vielen Anwendungen auf Siliziumbasis der Fall ist."
Um dieses Problem zu lösen, entwickelte das Stanford-Team eine extrem dünne Schicht von Silizium das sehr effizient Licht einfängt und im nahen Infrarot eine geringe Absorption aufweist, das Lichtspektrum, das die Forscher steuern wollten. Dies ist nun eine zentrale Komponente ihres Geräts.
Das Silizium ruht auf einem Wafer aus transparentem Saphir, in den die Forscher einen elektronenmikroskopischen "Stift" lenken, um ihr Nanoantennenmuster zu ätzen. Es ist entscheidend, dass das Muster so glatt wie möglich gezeichnet wird, da Unvollkommenheiten das Einfangen von Licht verhindernFähigkeit.
"Letztendlich mussten wir ein Design finden, das eine gute Lichteinfangleistung bietet, aber im Bereich der bestehenden Herstellungsmethoden liegt", sagte Lawrence.
Eine Anwendung, für die die Stanford-Komponente verwendet werden könnte, ist das Teilen von Photonen für Quantencomputer Systeme. Auf diese Weise würden verschränkte Photonen erzeugt, die auf Quantenebene verbunden bleiben, selbst wenn sie weit voneinander entfernt sind. Diese Art von Experiment würde ansonsten typischerweise große teure und präzise polierte Kristalle erfordern und ist mit aktuellen Technologien viel weniger zugänglich.
"Mit unseren Ergebnissen freuen wir uns, die neue Wissenschaft zu betrachten, die jetzt erreichbar ist, aber auch zu versuchen, die Grenzen des Möglichen zu verschieben", erklärte Lawrence.