211service.com
Mažiausias kada nors pagamintas lazeris
Tyrėjai pademonstravo mažiausią visų laikų lazerį, sudarytą iš vos 44 nanometrų skersmens nanodalelės. Prietaisas vadinamas spaseriu, nes sukuria tam tikrą spinduliuotės formą, vadinamą paviršiaus plazmonais. Ši technika leidžia apriboti šviesą labai mažose erdvėse, o kai kurie fizikai mano, kad spaseriai galėtų būti būsimų optinių kompiuterių pagrindas, kaip ir tranzistoriai yra šiandieninės elektronikos pagrindas.
Mažas lazeris: Šis modeliavimas parodo šviesos intensyvumą aplink naujo tipo lazerį, vadinamą spaseriu, kai jis veikia plazmonų gamybos režimu. Plazmonų koncentracija intensyviausia aukso sferoje, kuri sudaro jos šerdį. Vidinis juodas apskritimas rodo rutulio padėtį, kuri yra padengta dažais įterptu silicio dioksido apvalkalu, pažymėtu išorine juoda linija.
Nors geriausia plataus vartojimo elektronika veikia maždaug 10 gigahercų greičiu, Michailas Noginovas , fizikos profesorius Norfolko valstijos universiteto Medžiagų tyrimų centre Norfolke, VA, pažymi, kad optiniai įrenginiai gali veikti šimtais terahercų. Tačiau optinius įrenginius sunku miniatiūrizuoti, nes fotonai negali būti apriboti srityse, kurios yra daug mažesnės nei pusė jų bangos ilgio. Tačiau prietaisai, kurie sąveikauja su šviesa paviršiaus plazmonų pavidalu, gali ją apriboti daug griežtesnėmis vietomis.
Šiuo metu dedama daug pastangų, daugiausia teorinių, kuriant naujos kartos nanoelektroniką, pagrįstą plazmonika, sako Noginovas. Skirtingai nuo kitų ankstesnių plazmoninių prietaisų, spaseriai yra aktyvus elementas, galintis sukurti ir sustiprinti šias bangas. Noginovas kartu su naujojo spaserio kūrimu vadovavo Ulrichas Vysneris Kornelio universiteto ir Vladimiras Šalajevas ir Jevgenijus Narimanovas Purdue universitete. Darbas aprašytas šiandien žurnale Gamta .
Noginovo ir jo bendradarbių pagamintas spaseris susideda iš vienos nanodalelės, kurios skersmuo yra vos 44 nanometrai, su skirtingomis dalimis, kurios atlieka analogiškas funkcijas, kaip ir įprasto lazerio. Įprastame lazeryje fotonai atsimuša tarp dviejų veidrodžių per stiprinimo terpę, kuri sustiprina šviesą. Spaseryje esanti šviesa plazmonų pavidalu atsimuša į aukso rutulio paviršių nanodalelės šerdyje.
Iššūkis, sako Noginovas, yra užtikrinti, kad ši energija greitai neišsisklaidytų nuo metalo paviršiaus. Jo komanda tai padarė padengdama auksą silicio dioksido sluoksniu, įterptu dažais. Šis sluoksnis veikia kaip stiprinimo terpė. Šviesa iš spaserio gali likti apribota kaip plazmonai arba gali būti priversti dalelių paviršių palikti fotonais matomos šviesos diapazone. Kaip ir lazeris, spaser turi būti pumpuojamas, kad tiektų reikiamą energiją. Noginovo grupė tai pasiekia bombarduodama dalelę šviesos impulsais.
Įprasto lazerio dydį lemia jo naudojamos šviesos bangos ilgis, o atstumas tarp atspindinčių paviršių negali būti mažesnis nei pusė šviesos bangos ilgio – matomos šviesos atveju apie 200 nanometrų. Spaserio grožis yra tas, kad jis apeina šį apribojimą naudodamas plazmonus, sako Noginovas. Spasers tikriausiai galėtų būti pagaminti net vieno nanometro dydžio. Bet koks mažesnis už tai, paaiškina Noginovas, ir nanodalelių funkcionalumas sugenda.
Noginovas ir jo bendradarbiai nėra pirmieji, kurie gamina nanolazerį. Šią liepą tyrėjai, vadovaujami Cun-Zheng Ning , Arizonos valstijos universiteto elektrotechnikos profesorius, ir Martinas Hillas iš Eindhoveno universiteto Nyderlanduose sukūrė apie 100 nanometrų pločio nanolazerį, naudodami skirtingas medžiagas. Ning ir Hill nanolazeris buvo pirmasis, kuris įveikė lazerių dydžio bangos ilgio apribojimus. Tačiau šiandien paskelbtas darbas yra pirmasis spaserio pavyzdys.
Spaser veikia maždaug tūkstantį kartų greičiau nei greičiausias tranzistorius, o nanoskalės dydis yra toks pat Markas Stockmanas , Džordžijos valstijos universiteto fizikos profesorius. Tai atveria galimybę sukurti itin sparčius stiprintuvus, loginius elementus ir mikroprocesorius, veikiančius apie tūkstantį kartų greičiau nei įprasti silicio pagrindu pagaminti mikroprocesoriai.
Stockmanas numatė fazerį 2003 m Davidas bergmanas , Tel Avivo universiteto Izraelyje fizikos profesorius. „Spaser“ kūrinys, sako Bergmanas, yra gražus kūrinys.
Tikėtina, kad spaseriai pirmą kartą bus pritaikyti ne optiniuose skaičiavimuose, o tose vietose, kur šiandien naudojami įprasti lazeriai, sako Noginovas. Iš tiesų, greitesnis pritaikymas yra magnetinių duomenų saugojimo pramonėje, sakoma Sachratas Khizrojevas , elektrotechnikos profesorius iš Kalifornijos universiteto Riverside, kuris taip pat kuria nanolazerius. Šiandien standžiuosiuose diskuose naudojamos magnetinės duomenų laikmenos pasiekia savo fizines ribas; Vienas iš būdų išplėsti jos galimybes yra kaitinti laikmeną labai mažomis šviesos dėmėmis įrašymo metu, o tai būtų galima padaryti naudojant nanolazerius, sako Khizroev. Tačiau tyrėjai įspėja, kad bet kokios programos tikriausiai bus po metų.