Naukowcy stworzyli najmniejszy znany sposób kierowania światła

Kable światłowodowe przenoszą światło, które koduje wszystko, wszystko w pasmach wielkości włosa. Co by się stało, gdybym zrobił cieńsze, bardziej płaskie pasma – tak cienkie, że byłyby dwuwymiarowe zamiast trójwymiarowego? Co stanie się ze światłem?

Te pytania wprawiły w zakłopotanie profesora Jeonga Parka z University of Chicago.

On i jego zespół odkryli, że tylko kilka atomów w grubej tafli szkła może wychwytywać i przepuszczać światło poprzez serię innowacyjnych testów. Dodatkowo był niezwykle wydajny i miał zasięg do centymetra, co jest znaczną odległością w obliczeniach opartych na świetle. Badanie wykazało, że obwody optyczne są dwuwymiarowe i mogą otworzyć drogę do nowych technologii.

Naukowcy byli zaskoczeni, widząc moc tego ultracienkiego kryształu: mógł pomieścić i przewodzić tysiąc razy więcej energii niż ktokolwiek widział w podobnych systemach.

Niedawno opracowany system to dwuwymiarowy falowód służący do kierowania światła. Podczas testów naukowcy odkryli, że mogą skierować ścieżkę światła przez chip za pomocą małych pryzmatów, soczewek i przełączników – wszystkich elementów potrzebnych do obwodów i obliczeń.

W tym systemie szklisty kryształ jest cieńszy niż sam foton — więc część fotonu wystaje poza kryształ podczas przemieszczania się.

Podczas lotu fotony mogą zbierać informacje o otoczeniu. Rozważ sprawdzenie toreb przyniesionych z zewnątrz, aby sprawdzić, czy pada tam śnieg. Naukowcy mogą sobie nawet wyobrazić tworzenie małych czujników za pomocą tych falowodów.

Park powiedział, „Załóżmy na przykład, że masz próbkę cieczy i chcesz wiedzieć, czy obecna jest dana cząsteczka. Możesz zaprojektować ją tak, aby falowód przechodził przez próbkę, a obecność tej cząsteczki zmieniała sposób, w jaki światło zachowuje się.”

Naukowcy są również zainteresowani tworzeniem ultracienkich obwodów fotonicznych, które można nakładać warstwami, aby łączyć wiele małych urządzeń na tym samym obszarze chipa. Dwusiarczek molibdenu był szklistym kryształem użytym w tych badaniach, ale koncepcje te powinny odnosić się również do innych materiałów.

Odniesienie do czasopisma:

1. Myungjae Lee, Hanyu Hong i in. Falowody w skali chipa dla dwuwymiarowej zintegrowanej fotoniki. Nauki. DOI: 10.1126/nauka.adi2322