नयाँ मेटामेटेरियल: नियन्त्रणमा प्रकाश

"मेटामेटरियलहरू" को बारेमा धेरै रिपोर्टहरू (उद्धरण चिन्हहरूमा, किनभने परिभाषा धमिलो हुन थालेको छ) हामीलाई प्रविधिको आधुनिक संसारले सामना गर्ने सबै समस्याहरू, पीडाहरू र सीमितताहरूको लागि लगभग एक रामबाण उपायको रूपमा सोच्न बाध्य पार्छ। सबैभन्दा चाखलाग्दो अवधारणाहरू हालसालै अप्टिकल कम्प्युटर र भर्चुअल वास्तविकतासँग सम्बन्धित छन्।

सम्बन्धमा भविष्यका काल्पनिक कम्प्युटरहरूउदाहरणको रूपमा, कसैले तेल अवीवको इजरायली TAU विश्वविद्यालयका विशेषज्ञहरूको अनुसन्धानलाई उद्धृत गर्न सक्छ। तिनीहरू बहु-तह न्यानोमटेरियलहरू डिजाइन गर्दैछन् जुन अप्टिकल कम्प्युटरहरू सिर्जना गर्न प्रयोग गर्नुपर्छ। फलस्वरूप, स्विस पल शेरर इन्स्टिच्युटका अन्वेषकहरूले एक अर्ब मिनिएचर म्याग्नेटबाट तीन चरणको पदार्थ बनाए। तीनवटा समग्र राज्यहरूको अनुकरण गर्नुहोस्, पानी संग समानता द्वारा।

यो के को लागी प्रयोग गर्न सकिन्छ? इजरायलीहरू निर्माण गर्न चाहन्छन्। स्विसले डाटा ट्रान्समिशन र रेकर्डिङ, साथै सामान्य रूपमा स्पिन्ट्रोनिक्सको बारेमा कुरा गर्छ।

मिनिमैग्नेटबाट बनेको तीन-चरण मेटामेटरियल जसले पानीको तीन अवस्थाहरूको नक्कल गर्छ।

मागमा फोटन्स

ऊर्जा विभागको लरेन्स बर्कले राष्ट्रिय प्रयोगशालाका वैज्ञानिकहरूले गरेको अनुसन्धानले मेटामेटेरियलहरूमा आधारित अप्टिकल कम्प्युटरहरूको विकास गर्न सक्छ। तिनीहरूले एक प्रकारको लेजर फ्रेमवर्क सिर्जना गर्ने प्रस्ताव राख्छन् जसले निश्चित ठाउँमा परमाणुहरूको निश्चित प्याकेजहरू खिच्न सक्छ, कडा रूपमा डिजाइन गरिएको, नियन्त्रित सिर्जना गर्दछ। प्रकाश आधारित संरचना। यो प्राकृतिक क्रिस्टल जस्तै छ। एक भिन्नता संग - यो लगभग सिद्ध छ, कुनै दोष प्राकृतिक सामाग्री मा मनाइएको छैन।

वैज्ञानिकहरूले विश्वास गर्छन् कि तिनीहरूले तिनीहरूको "लाइट क्रिस्टल" मा परमाणुहरूको समूहहरूको स्थितिलाई कडा रूपमा नियन्त्रण गर्न सक्षम हुनेछैनन्, तर अर्को लेजर (अवरक्त दायराको नजिक) प्रयोग गरेर व्यक्तिगत परमाणुहरूको व्यवहारलाई सक्रिय रूपमा प्रभाव पार्नेछ। तिनीहरूले तिनीहरूलाई बनाउँदछ, उदाहरणका लागि, मागमा एक निश्चित ऊर्जा उत्सर्जन गर्दछ - एक एकल फोटोन पनि, जुन क्रिस्टलको एक ठाउँबाट हटाउँदा, अर्कोमा फसेको परमाणुमा कार्य गर्न सक्छ। यो एक प्रकारको जानकारीको सरल आदानप्रदान हुनेछ।

एक नियन्त्रित तरीकाले फोटानलाई तुरुन्तै रिलिज गर्ने क्षमता र यसलाई एक परमाणुबाट अर्कोमा थोरै हानिमा स्थानान्तरण गर्ने क्षमता क्वान्टम कम्प्युटिङको लागि महत्त्वपूर्ण सूचना प्रशोधन चरण हो। धेरै जटिल गणनाहरू प्रदर्शन गर्न नियन्त्रित फोटनको सम्पूर्ण एरेहरू प्रयोग गरेर कल्पना गर्न सकिन्छ - आधुनिक कम्प्युटरहरू प्रयोग गर्नु भन्दा धेरै छिटो। कृत्रिम क्रिस्टलमा एम्बेड गरिएका परमाणुहरू पनि एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा हाम फाल्न सक्छन्। यस अवस्थामा, तिनीहरू आफै क्वान्टम कम्प्युटरमा जानकारी वाहक बन्नेछन् वा क्वान्टम सेन्सर सिर्जना गर्न सक्छन्।

वैज्ञानिकहरूले फेला पारेका छन् कि रुबिडियम परमाणुहरू तिनीहरूको उद्देश्यका लागि उपयुक्त छन्। यद्यपि, बेरियम, क्याल्सियम वा सिजियम परमाणुहरू पनि कृत्रिम लेजर क्रिस्टलद्वारा कब्जा गर्न सकिन्छ किनभने तिनीहरूसँग समान ऊर्जा स्तरहरू छन्। प्रस्तावित मेटामेटरियललाई वास्तविक प्रयोगमा बनाउनको लागि, अनुसन्धान टोलीले कृत्रिम क्रिस्टल जालीमा केही परमाणुहरू कब्जा गर्नुपर्नेछ र उच्च ऊर्जा अवस्थाहरूमा उत्साहित हुँदा पनि तिनीहरूलाई त्यहाँ राख्नु पर्छ।

अप्टिकल दोष बिना भर्चुअल वास्तविकता

Metamaterials प्रविधिको अर्को विकासशील क्षेत्रमा उपयोगी अनुप्रयोगहरू फेला पार्न सक्छ -। भर्चुअल वास्तविकता धेरै फरक सीमाहरू छन्। हामीलाई थाहा भएको अप्टिक्सको अपूर्णताले महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। एक उत्तम अप्टिकल प्रणाली निर्माण गर्न व्यावहारिक रूपमा असम्भव छ, किनकि त्यहाँ सधैं तथाकथित विकृतिहरू छन्, अर्थात्। विभिन्न कारकहरू द्वारा उत्पन्न लहर विरूपण। हामी गोलाकार र क्रोमेटिक विकृति, दृष्टिवैषम्य, कोमा र धेरै, अप्टिक्सका अन्य धेरै प्रतिकूल प्रभावहरू बारे सचेत छौं। भर्चुअल वास्तविकता सेटहरू प्रयोग गर्ने जो कोहीले यी घटनाहरूसँग व्यवहार गरेको हुनुपर्छ। VR अप्टिक्स डिजाइन गर्न असम्भव छ जुन हल्का वजन हो, उच्च-गुणस्तर छविहरू उत्पादन गर्नुहोस्, कुनै देखिने इन्द्रेणी (क्रोमेटिक विकृति), दृश्यको ठूलो क्षेत्र दिनुहोस्, र सस्तो हो। यो केवल अवास्तविक हो।

यसैले VR उपकरण निर्माताहरू Oculus र HTC ले फ्रेस्नेल लेन्सहरू प्रयोग गर्छन्। यसले तपाईंलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा कम वजन प्राप्त गर्न, क्रोमेटिक विकृतिहरू हटाउन र अपेक्षाकृत कम मूल्य प्राप्त गर्न अनुमति दिन्छ (यस्ता लेन्सहरूको उत्पादनको लागि सामग्री सस्तो छ)। दुर्भाग्यवश, अपवर्तक घण्टीहरूले w Fresnel लेन्स कन्ट्रास्टमा उल्लेखनीय गिरावट र केन्द्रापसारक चमकको सिर्जना, जुन दृश्यको उच्च कन्ट्रास्ट (कालो पृष्ठभूमि) भएको ठाउँमा विशेष गरी ध्यान दिन सकिन्छ।

यद्यपि, हालै फेडेरिको क्यापासोको नेतृत्वमा हार्वर्ड विश्वविद्यालयका वैज्ञानिकहरूले विकास गर्न सफल भए। metamaterials प्रयोग गरेर पातलो र समतल लेन्स। गिलासमा रहेको न्यानोस्ट्रक्चर तह मानव कपाल (०.००२ मिमी) भन्दा पातलो हुन्छ। न केवल यसमा सामान्य कमजोरीहरू छन्, तर यसले महँगो अप्टिकल प्रणालीहरू भन्दा धेरै राम्रो छवि गुणस्तर प्रदान गर्दछ।

क्यापासो लेन्स, सामान्य उत्तल लेन्सहरू भन्दा फरक छ जसले प्रकाशलाई झुकाउँछ र छर्छ, क्वार्ट्ज गिलासमा जम्मा गरिएको सतहबाट माइक्रोस्कोपिक संरचनाहरूको कारणले प्रकाश तरंगको गुणहरू परिवर्तन गर्दछ। प्रत्येक त्यस्ता किनाराले आफ्नो दिशा बदलेर प्रकाशलाई फरक-फरक रिफ्रेक्ट गर्छ। तसर्थ, यस्तो न्यानोस्ट्रक्चर (ढाँचा) लाई सही रूपमा वितरण गर्न महत्त्वपूर्ण छ जुन कम्प्युटर-डिजाइन गरिएको छ र कम्प्युटर प्रोसेसरहरू जस्तै विधिहरू प्रयोग गरेर उत्पादन गरिन्छ। यसको मतलब यो प्रकारको लेन्स पहिले जस्तै कारखानाहरूमा उत्पादन गर्न सकिन्छ, ज्ञात उत्पादन प्रक्रियाहरू प्रयोग गरेर। टाइटेनियम डाइअक्साइड थुक्नका लागि प्रयोग गरिन्छ।

यो "मेटा-अप्टिक्स" को अर्को अभिनव समाधान उल्लेख गर्न लायक छ। मेटामेटरियल हाइपरलेन्सबफेलोको अमेरिकी विश्वविद्यालयमा लिइयो। हाइपरलेन्सको पहिलो संस्करण चाँदी र एक डाइलेक्ट्रिक सामग्रीबाट बनेको थियो, तर तिनीहरूले तरंगदैर्ध्यको धेरै साँघुरो दायरामा मात्र काम गर्थे। बफेलो वैज्ञानिकहरूले थर्मोप्लास्टिक केसमा सुनको डण्डीहरूको केन्द्रित व्यवस्था प्रयोग गरे। यो दृश्य प्रकाश तरंगदैर्ध्य दायरा मा काम गर्दछ। शोधकर्ताहरूले उदाहरणको रूपमा मेडिकल एन्डोस्कोप प्रयोग गरेर नयाँ समाधानको परिणामस्वरूप रिजोलुसनमा भएको वृद्धिलाई चित्रण गर्छन्। यसले सामान्यतया 10 न्यानोमिटरसम्म वस्तुहरू पहिचान गर्छ, र हाइपरलेन्सहरू स्थापना गरेपछि, यो 250 न्यानोमिटरमा "ड्रप" हुन्छ। डिजाइनले विवर्तनको समस्यालाई पार गर्दछ, एक घटना जसले अप्टिकल प्रणालीहरूको रिजोल्युसनलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा कम गर्दछ - तरंग विरूपणको सट्टा, तिनीहरू तरंगहरूमा रूपान्तरण हुन्छन् जुन पछिका अप्टिकल उपकरणहरूमा रेकर्ड गर्न सकिन्छ।

नेचर कम्युनिकेसनको प्रकाशनका अनुसार यो विधि औषधिदेखि एकल अणु अवलोकनसम्म धेरै क्षेत्रमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। मेटामेटेरियलहरूमा आधारित कंक्रीट उपकरणहरूको लागि पर्खनु उपयुक्त छ। सायद तिनीहरूले भर्चुअल वास्तविकतालाई अन्ततः वास्तविक सफलता हासिल गर्न अनुमति दिनेछन्। "अप्टिकल कम्प्युटरहरू" को रूपमा, यी अझै पनि टाढा र अस्पष्ट सम्भावनाहरू छन्। यद्यपि, केहि पनि नकार्न सकिँदैन ...