物理学者は光で光を制御することを学びました

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Anonim
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モスクワ州立大学の物理学部、複雑なナノテクノロジーセンター、およびイエナのフリードリッヒシラー大学の国際的な研究者グループが、レーザービームの作用下で「鏡面反射」になる可能性のある異常な特性を持つ新しいメタマテリアルを作成しました。将来的には、この材料を使用して、フォトニックコンピュータの論理要素を作成できます。この研究は、NatureCommunications誌に掲載されています。

メタマテリアルは、その特殊な構造のために、初期状態では構成物質の特徴ではない特性を持つ複合材料です。過去数十年の間に、科学者たちは、電波や可視光から背後にある物体を隠すなど、非常に珍しい特性を持つ材料を入手してきました。

研究者たちは、レーザーパルスの作用下で、短時間で反射率を変化させることができるメタマテリアルを開発しました。それは、GaAsを主層とする3層シリンダーで構成されていました。

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新しいメタマテリアルの構造

物理学者の仕事は、ポンプセンシング分光法の技術に基づいています。簡単に言うと、次のように表すことができます。レーザービームが調査中のサンプルに送信され、原子の振動が励起されます。そのほぼ直後(数ピコ秒以内)に、プローブと呼ばれる2番目のビームがサンプルに送信され、検出器で反射されます。第1ビームと第2ビームの間の遅延を調整することにより、格子内の原子の振動や照射によるその他の影響の画像を取得できます。

研究者たちは、材料にレーザービームを照射しました。最初に続くプローブビームで、彼らは材料の反射率を測定しました。この層に当たる特定の波長のレーザーパルスは、材料のシリンダー内で磁気双極子共鳴を引き起こし、エネルギーを電子に伝達し、それが電子を伝導帯に伝達することが判明しました。このため、材料の反射係数は数ピコ秒(10〜12秒)で急激に増加しました。このようにして、研究者たちは、レーザーパルスにより、反射状態から吸収状態に切り替えることができる材料を入手しました。

科学者たちは、彼らの開発が将来の光コンピュータのための論理要素を作成するために使用できると信じています。スイッチングは非常に高速で行われるため、開発されたスイッチに基づくデバイスは、毎秒数百テラビットの速度で情報を送信および処理することができます。

近年、光コンピューティングシステムの開発が活発に行われている。たとえば、2015年の終わりに、オプトエレクトロニクスプロセッサの最初のプロトタイプが発表されました。しかし、一部の科学者はこの方向性に懐疑的であり、超伝導コンポーネントからのコンピューターははるかに有望であると主張しています。

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