Unikátní světelný zdroj v nanometrovém měřítku
Tým inženýrů z University of Wisconsin-Madison vytvořil zařízení mikroskopických rozměrů, které může emitovat světlo s výkonem jako 10 000násobně větší objekt. Informace o tomto vynálezu, kterou přinesl vědecký server Phys.org zdůrazňuje, že tento objev představuje významnou fyzikální novinku, která by mohla mít obrovské důsledky pro celou řadu zobrazovacích a energetických aplikací.
V článku publikovaném v červencovém vydání časopisu Physical Review Letters, popisuje Zongfu Yu, asistent profesora elektrického a počítačového inženýrství na UW-Madison unikátní nanozařízení, které ve své schopnosti rozptylovat světlo výrazně předstihuje předchozí technologie. Ukazuje, jak může jediný nanorezonátor manipulovat světlem k vržení velmi velkého „odrazu". Schopnost zmíněného nanorezonátoru absorbovat a emitovat světelnou energii je taková, že se může sám (a v souvisejících aplikacích), včetně jiných velmi malých věcí - jevit až 10 000násobně větší, než odpovídá jeho fyzická velikost.
„Vytvoření objektu, který vypadá až 10 000krát větší než činí jeho skutečná fyzická velikost, nabízí spoustu implikací v technologiích souvisejících se světlem," uvedl Zongfu Yu.
Nové možnosti pro práci se světlem
Výzkumníci dosáhli těchto pozoruhodných výsledků díky materiálovým inovacím a hlubšímu porozumění fyzice světla. To může, stejně jako zvuk, rezonovat, a svým zesilováním ovlivňovat okolní prostředí a manipulovat s fyzikálními vlastnostmi jeho vlnové energie. Výzkumníci to využili k vytvoření umělého materiálu, ve kterém je vlnová délka světla mnohem větší, než ve vakuu, což umožňuje, aby světelné vlny rezonovaly silněji. Jimi vyvinuté zařízení kondenzuje světlo na velikost menší než činí jeho vlnová délka, což znamená, že může shromáždit velké množství světelné energie, a pak rozptylovat světlo do velmi rozsáhlé oblasti, což znamená, že jeho výstup může být využit pro zobrazovací aplikace, které vytvářejí mikroskopické částice, jež se jeví (zdánlivě) obrovské.
„Zařízení činí objekty superviditelné zvětšením jejich optického vzhledu pomocí tohoto super silného rozptylového efektu," vysvětlují výzkumníci princip popisovaného systému. Stejně jako velmi tenká struna na kytaře dokáže absorbovat velké množství akustické energie z okolí a začne silně sympaticky vibrovat, může toto velmi malé optické zařízení přijímat světelnou energii ze všech stran z okolí, a získá se překvapivě silný výstup. V zobrazování to přináší zřetelné výhody oproti běžným čočkám, jejichž kapacita shromažďování světla je omezena směrováním a velikostí.
Vědci nyní vyvíjejí např. fotodetektory založené na této technologii, které by mohly být přínosem např. pro fotografy, kteří chtějí dosáhnout lepší kvalitu obrazu pořizovaného ve slabých světelných podmínkách.
Od fotografie po solární techniku
Vzhledem ke schopnosti nanorezonátoru absorbovat velké množství světelné energie má tato technologie potenciál také v aplikacích, které pracují se shromažďováním sluneční energii s vysokou účinností. Kromě toho vědci předpokládají rovněž možnost nechat rezonátor jednoduše emitovat tuto energii v podobě infračerveného záření směrem k nebi, které je velmi chladné, a tak jej „ohřívat”. Vzhledem k tomu, že nanorezonátor má velký optický průřez, znamená to, že jeho schopnost emitovat světlo, které výrazně přesahuje jeho fyzickou velikost, umožní vrhnout do okolního prostoru hodně tepelné energie, což vytvoří v podstatě pasivní chladicí soustavy.
„Tento výzkum otevírá nový způsob, jak manipulovat se světelným tokem, a mohl by umožnit vznik nových technologií v oblasti snímání světla a přeměně sluneční energie," doplňuje Zongfu Yu.
446
