2005年12月7日
工程师在普渡大学是第一个创建一种在用于电信的光波长中具有“负折射率”的材料的研究人员,这一步骤可能导致更好的通信和成像技术。
弗拉基米尔·沙拉(Vladimir Shalaev)说:“这项工作代表了一个里程碑,因为它表明可以在光学范围内具有负面折射率,这增加了利用这一现象用于光学和通信的可能性。”和计算机工程。
该材料由黄金的微小的平行“纳米棒”组成,这些电子棒的电源云被称为“等离子”,其光频率称为近红外。该近红外光的波长大小为1.5微米,或百万分之一,与用于光纤通信的波长相同。
Shalaev说:“这是通信的最重要的波长。”
12月15日发表的论文中详细介绍了《美国光学学会》的《光学信》。该论文由Shalaev,他的研究生研究助理Wenshan Cai和Uday K. Chettiar,博士生Hsiao-Kuan Yuan,高级研究科学家Andrey K. Sarychev和Vladimir P. Drachev以及首席研究科学家Alexander Scientists Alexander V. Kildishev。
纳米棒是能够扭转一种称为折射现象的材料的示例,该现象以电磁波(欧洲杯足球竞彩包括光,弯曲)从一种材料传递到另一种材料时弯曲,并由光速变化引起,因为它是从一个光速变化引起的中间进入另一个。科学家通过其“折射率”来衡量辐射的弯曲。折射会导致弯曲的水效应,当从外部看时,放入一杯水中的棍子弯曲时会发生弯曲的效果。每种材料都有其自身的折射索引,它描述了该特定材料中会弯曲多少光,并定义了在通过材料时光速降低的程度。所有天然材料,例如玻璃,欧洲杯足球竞彩空气和水,均具有正折射率。
在1960年代后期,研究人员假设如果材料具有负折射率,会发生什么,从而使其与普通材料相反的方向弯曲光。欧洲杯足球竞彩2000年,伦敦帝国学院的研究员约翰·彭德里(John Pendry)理论认为,这种材料的平板可以用来创建“超级”,从而大大提高医学诊断成像和其他技术的质量。从理论上讲,这种镜片可以弥补一部分光线传递的光的损失。如果科学家称之为“逃生的光”,可以恢复镜片和成像系统,如果这种丢失的光线称为“逃生的光”。使用正折射和负折射的组合的成像系统可能会恢复失去的衰落光。
利用具有负折射指数的材欧洲杯足球竞彩料,可以使比可见光波长(包括DNA等分子,例如DNA)拍摄光学图像,以进行研究和医学成像;“照片纳米光刻”的开发将使较小的电子设备和电路蚀刻,从而产生更强大的计算机;新型的天线,计算机组件和消费电子设备,例如使用光而不是电力来携带信号和处理信息的手机,从而导致通信更快。
现在,阻碍光电设备的发展的一个主要障碍是,光波长太大,无法适应微型电路和组件所需的微小特征。Shalaev说:“等离激元纳欧洲杯足球竞彩米材料可以使光波挤入较小的空间成为可能。
各种研究小组制造了由微小金属环和杆制成的“超材料”,它们的折射率为负指数。欧洲杯足球竞彩尚未创建任何超欧洲杯足球竞彩材料,它们具有可见光的负折射指数,但是现在普渡大学的研究人员在光谱的近红外部分中创建了第一个具有负折射率的超材料。这仅超出了可见光的范围,这表明将概念应用于通信和计算机的可行性。
Shalaev说:“面临的挑战是制造一种不仅具有电响应的结构,而且还可以在近红外范围内产生磁反应。”
金纳米棒会导致电子云,所有这些都一致移动,好像它们是一个物体,而不是数百万个单独的电子。这些电子群被统称为等离子体。来自激光或其他来源的光被照亮到纳米棒上,在微小电路中诱导“电流电流”。每个杆的宽度约为100纳米,或100亿分之一的尺寸,长700纳米。
Shalaev说:“这些杆基本上导致电流,因为它们是金属,产生了我们称为光感的效果,而杆之间的材料产生了另一种称为光电容的效果。”“结果是形成了非常小的电磁电路,但是该电路的频率比普通电路更高,在我们称之为光学频率的一部分中,其中包括近边缘。因此,我们创建了一个可行的结构作为一种光学电路,并与光的两个场成分有效相互作用:电气和磁性。”
这项研究由美国陆军研究办公室和国家科学基金会资助,并隶属于大学跨学科研究枢纽的普渡(Purdue)Birck纳米技术中心。欧洲杯线上买球
Shalaev说:“尽管许多研究人员对在光波长中开发具有负折射率的材料持怀疑态度,然后在实践技术中使用它们,但我认为欧洲杯足球竞彩挑战主要是工程问题最终可以克服的问题。”“没有任何基本的物理法则可以阻止这种情况的发生。”
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