Mokslininkai pagamino įrenginį, kuris naudojant šviesą valdo savo mechaninį judėjimą. Įrenginys, kuris buvo pagamintas naudojant plasmomechaninę metamedžiagą, suderina savo optinius ir mechaninius rezonansus, kas leidžia jam svyruoti pakankamai ilgai naudojant sugertos šviesos energiją.
Pagamintas įrenginys gali būti naudojamas kaip naujas atskaitinis dažnis, tam kad būtų galima tiksliai išsaugoti laiką kompiuteriuose, rankiniuose laikrodžiuose, globaliose padėties nustatymo sistemose ir kituose įrenginiuose. Kita pritaikymo srytis – šios metamedžiagos pagrindu pagaminti didelio tikslumo jutikliai ir kvantiniai keitikliai. Apie naujus tyrimų rezultatus buvo paskelbta Nature Photonics žurnale.
Metamedžiaga buvo pagaminta sujungus smulkias nanoantenas ant nano mechaninių osciliatorių. Tyrimams vadovavo Kalifornijos universiteto San Diege nano inžinerijos ir elektrotechnikos profesorius Ertugrul Cubukcu. Jo atliktas darbas demonstruoja kaip efektyvi šviesos ir medžiagos sąveika gali būti panaudota naujuose nano eilių įrenginiuose.
Metamedžiaga – tai dirbtinė medžiaga, kuri pasižymi egzotinėmis savybėmis, kurios natūraliai gamtoje nėra stebimos. Tokios medžiagos gali manipuliuoti šviesa, garsu ir šilumine spinduliuote, ko negali daryti įprastinės medžiagos. Metamedžiaga labai efektyviai sugeria šviesą, todėl ji puikiai tinka objektų maskavimui.
Pagamintas įrenginys primena ploną kondensatorių, sudarytą iš dviejų kvandratinių 500 x 500 nano mikronų ploto plokštelių. Viršutinė plokštelė yra dvisluoksnė, sudaryta iš aukso ir silicio nitrino membranos. Apatinė plokštelė – tai metalinis reflektorius, kuris atskirtas nuo viršutinės membranos plonu oro sluoksniu. Kai tokia medžiaga yra apšviečiama šviesa, ji visą ją sugeria ir paverčia į šiluminę energiją. Dėl šiluminio plėtimosi, aukso ir silicio nitrino sluoksnis išlinksta, nes auksas šildomas plečiasi greičiau nei silicio nitrinas. Dėl išlinkimo pasikeičia oro tarpas tarp bisluoksnio ir metalinio reflektoriaus. Sumažėjus šviesos sugerčiai dvisluoksnis vėsta ir traukiasi bei grįžta į savo pradinę padėtį. Tuomet dvisluoksnis vėl sugeria pilnai šviesą, išsiplėčia ir ciklas vėl kartojas.
Šis įrenginio veikimas susijęs su unikaliu hibridiniu optiniu rezonansu, žinomu kaip Fano rezonansas. Įrenginys gali rezonuoti plačiame optiniame intervale, todėl jis gali reaguoti į šviesą kaip fotodiodas.
Plasmonic metamaterial absorber for broadband manipulation of mechanical resonances
Daugiau:
„Įdomioji inžinerija“: asfalto paslaptys
Filtras, galintis praleisti tik viena kryptimi krintančią šviesą
Maži krumpliaračiai gali daugelį kartų padidinti šviesos energijos konversiją į mechaninę energiją
Nežemiškos gyvybės siūlo ieškoti mechaniniais mikrojutikliais
Daugiau:
Metame