ทีมนักวิจัยนานาชาติประสบความสำเร็จในการบังคับคลื่นแสงให้ลึกเข้าไปในบริเวณที่ “ต้องห้าม” ของผลึกโทนิคด้วยการปรับเปลี่ยนรูปร่างของคลื่น เทคนิคนี้ซึ่งพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยทเวนเต้ในเนเธอร์แลนด์ มหาวิทยาลัยไอโอวา สหรัฐอเมริกา และมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน ประเทศเดนมาร์ก ใช้ประโยชน์จากช่องทางระดับนาโนที่สร้างขึ้นตามธรรมชาติเมื่อคริสตัลถูกประดิษฐ์ขึ้น
และสามารถ
ใช้ประโยชน์ได้ใน โฮสต์ของแอปพลิเคชันออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ผลึกโทนิคทำขึ้นโดยการแกะสลักนาโนพอร์ที่มีลวดลายลงในวัสดุพิมพ์ เช่น เวเฟอร์ซิลิคอน โครงสร้างที่มีลวดลายเหล่านี้ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้ดัชนีการหักเหของแสงของคริสตัลเปลี่ยนแปลงเป็นระยะตามความยาวของแสงที่มองเห็น
การเปลี่ยนแปลงเป็นระยะทำให้เกิด “ช่องว่างแถบ” โทนิคที่ส่งผลต่อการแพร่กระจายของโฟตอนผ่านคริสตัล คล้ายกับวิธีที่ศักย์ไฟฟ้าเป็นระยะในเซมิคอนดักเตอร์ส่งผลต่อการไหลของอิเล็กตรอนโดยการกำหนดแถบพลังงานที่อนุญาตและห้าม การมีช่องว่างแถบนี้หมายความว่าแสงภายในช่วงความยาวคลื่น
ที่กำหนดเท่านั้นที่สามารถผ่านคริสตัลได้ นอกช่วงเหล่านี้ แสงจะสะท้อนออกมาเนื่องจากเอฟเฟกต์ที่เรียกว่าการรบกวนของแบรกก์ ข้อห้ามในการเดินทางของแสงที่ความยาวคลื่นที่ห้ามนั้นจำกัดมากจนหากวางควอนตัมดอทที่เปล่งแสงที่ความยาวคลื่นใดความยาวคลื่นหนึ่งเหล่านี้ไว้ภายในคริสตัล
มันจะหยุดเปล่งแสงสีต้องห้าม “ควบคุมไม่ได้”ผลึกโทนิคถูกค้นพบเมื่อ 30 ปีที่แล้ว และปัจจุบันพวกมันถูกรวมเข้ากับอุปกรณ์ต่างๆ เป็นประจำ เช่น แหล่งกำเนิดแสง เลเซอร์ เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพ และสิ่งที่เรียกว่าผ้าคลุมล่องหน นอกจากนี้ยังใช้เพื่อดักจับแสงในปริมาณที่น้อยมาก
และเพื่อประมวลผลข้อมูลทางแสง นอกจากนี้ ความสามารถในการควบคุมคุณสมบัติการปล่อยอย่างเข้มงวดทำให้น่าสนใจสำหรับการใช้งานขั้นสูง เช่น ตัวประมวลผลแบบไม่เชิงเส้นสำหรับควอนตัมคอมพิวเตอร์ และหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลที่เข้ารหัสเป็นแสง
จนถึงปัจจุบัน
การใช้งานทั้งหมดเหล่านี้เป็นแบบคงที่ เนื่องจากโครงสร้างของผลึก (และดังนั้นเส้นทางของแสงที่ขนส่งภายในผลึก) ได้รับการแก้ไขแล้ว อย่างไรก็ตาม ฟังก์ชันการทำงานใหม่ควรเป็นไปได้ หากแสงสามารถควบคุมได้ทุกที่ภายในผลึก เกินกว่าระดับความลึกที่กำหนดโดยสัญญาณรบกวนของแบรกก์
“ความลึกนี้เรียกว่าความยาว และถูกกำหนดโดยลำดับโครงสร้างตามคาบเวลาในผลึกโดยเจตนาเมื่อมันถูกประดิษฐ์ขึ้น” ผู้เขียนนำการศึกษาอธิบาย “ความผิดปกติที่เกิดขึ้นจากความไม่สมบูรณ์ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในกระบวนการผลิตชิ้นส่วนนาโน ทำให้เกิดช่องทางที่เจาะลึกเข้าไปในคริสตัลและทำให้เส้นทาง
การเคลื่อนที่ของคลื่นแสงที่ผ่านเข้ามาสามารถเบี่ยงเบนไปได้ ช่องสัญญาณเหล่านี้มักเป็นอันตรายต่อการใช้งานเนื่องจากช่องสัญญาณเหล่านี้ทำให้คลื่นส่วนน้อย ‘หลุดออกจากการควบคุม’ และสุ่มกระจายเข้าไปในคริสตัลได้” สาธิตพวงมาลัยเบาและเพื่อนร่วมงานได้เปลี่ยนช่องทางเหล่านี้และข้อเท็จจริง
ที่ว่าคลื่นแสงสามารถเดินทางผ่านช่องเหล่านี้ให้เป็นข้อได้เปรียบ พวกเขาทำสิ่งนี้โดยสร้างแนวหน้าคลื่นของคลื่นแสงเพื่อให้เลือกจับคู่กับช่องเหล่านี้ จึงทำให้คลื่นสามารถเดินทางเข้าไปในผลึกได้ไกลขึ้นมาก ยิ่งไปกว่านั้น การตั้งโปรแกรมหน้าคลื่นอย่างถูกต้อง พวกมันสามารถรบกวนคลื่นในลักษณะ
ที่ความเข้มของมันมุ่งไปที่ตำแหน่งเดียวที่อยู่ลึกเข้าไปในผลึกในงานของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์นักวิจัยได้ศึกษาการแพร่กระจายของแสงในผลึกโทนิคแบบสองมิติซึ่งประกอบด้วยรูพรุนขนาดใหญ่เป็นระยะ ๆ (ลึกประมาณ 6 ไมครอน) ที่ฝังอยู่ในซิลิคอนเวเฟอร์ พวกเขาเริ่มต้นด้วยการกำกับคลื่นแสงระนาบ
ที่ไม่มีโครงสร้างแบบสุ่มไปยังคริสตัลและถ่ายภาพแสงที่รั่วผ่านพื้นผิวด้านบนของโครงสร้าง แสงที่รั่วออกมานี้เผยให้เห็นความหนาแน่นของพลังงานของแสงที่ตำแหน่งใดก็ตามภายในผลึก และตามที่นัก
วิจัยคาดไว้ พวกเขาแทบไม่เห็นสัญญาณใดๆ ว่าแสงผ่านเข้าไปในคริสตัลเลย พวกเขายืนยันผลลัพธ์นี้
โดยแสดง
ให้เห็นว่า 95% ของแสงที่ตกกระทบสะท้อนออกมา แปดเท่าของความยาว จากนั้น นักวิจัยทำการทดลองซ้ำอีกครั้งโดยใช้คลื่นแสงที่มีหน้าคลื่นเป็นรูปคลื่นโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าเครื่องปรับคลื่นแสงเชิงพื้นที่ ด้วยการเขียนโปรแกรมรูปร่าง พวกเขาสามารถบังคับทิศทางคลื่นให้เข้าไปในช่องว่าง
ของระยะทางการโคจรของโลกรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์จึงควรร้อนกว่าอุณหภูมิ 300 เคลวินของโลกประมาณสี่หรือห้าเท่า อุณหภูมิตั้งแต่ 1,300 ถึง 1,500 เคลวินจะร้อนพอสำหรับปริมาณมากของดาวพฤหัสบดี โลหะอัลคาไลที่มีสถานะเป็นก๊าซ ในบรรยากาศที่มีความกดดันสูง อะตอมของโลหะ
อัลคาไลจะชนกับโมเลกุลของไฮโดรเจนที่ควบคุมก๊าซอยู่ตลอดเวลา ในระหว่างการชนกันเหล่านี้ ระดับพลังงานของอะตอมจะถูกรบกวน ทำให้อะตอมของโลหะอัลคาไลสามารถดูดซับแสงที่ความยาวคลื่นที่แตกต่างจากช่วงแคบปกติที่มีให้กับอะตอมที่อยู่โดดเดี่ยว เป็นผลให้ลายเซ็นการดูดกลืนของ “D-lines”
โซเดียมสีเหลืองที่คุ้นเคยสามารถขยายวงกว้างจนดูดซับโฟตอนได้เกือบตลอดสเปกตรัมแสงทั้งหมด สิ่งนี้คาดว่าจะทำให้ดาวเคราะห์มี “การเคลือบซ่อนเร้น” ที่มีประสิทธิภาพสูง ทำให้แสงดาวน้อยมากที่จะสะท้อนกลับเข้าไปในอวกาศที่ต้องห้ามในคริสตัลได้ ซึ่งเดินทางได้ไกลถึงแปดเท่าของความยาว
สมาชิกในทีมกล่าวว่าตอนนี้พวกเขาวางแผนที่จะขยายการทดลองไปยังคริสตัลช่องว่างแถบโฟโตนิก 3 มิติ ซึ่งพวกเขา “คาดหวังอย่างกระตือรือร้น” ที่จะเห็นปรากฏการณ์เพิ่มเติม เช่น การแปลแสงของแอนเดอร์สัน “การควบคุมการเคลื่อนย้ายแสงแบบ 3 มิติดังกล่าวสามารถใช้ประโยชน์ได้
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
