Hiina ja Ameerika ühendriikide teoreetikud väidavad, et räni nanosammastele pealelastavat infrapunakiirgust saab kallutada kuni 90 kraadi võrra, kui see läbi materjali liigub – ja seda ilma mingi peegeldumiseta. See avastus annaks pärast eksperimentaalset kinnitamist uue lähenemise optiliste kiirte juhtimisele, mis tavaliselt nõuab spetsiaalselt valmistatud metamaterjale. Teadlaste sõnul saaks sammastikku kasutada kiirte juhtimiseks fotoonilistes vooluringides, aidates juhtida valgust optilistes võrgustikes kasutatavates komponentides.
Optiline õhuke plaat olemasoleva valgustjuhtiva tehnoloogiaga. Pilt: Oclaro
Oma teoreetilises uurimuses käsitlesid Junjie Du ja kolleegid kahe infrapunakiirguse lainepikkuse – 1550 nm ja 2362 nm – viieteistkümnest nanosambast koosnevale struktuurile 45-kraadise nurga all suunamise tagajärgi. Kõik need poole mikronilise läbimõõduga sambad on valmistatud ränist, mitte tavaliselt metamaterjalides leiduvatest metallkomponentidest, sest neeldumiskaod on väiksemad, kirjutab Physicsworld.com.
Teadlaste sõnul hakkab iga sammas resoneeruma, kui infrapunakiirguse poolt tekitatud ergastus sellesse seisulaine tekitab. Täpse lainemustri määrab ära lainepikkus, mis langeval valgusel ränis on – see on umbes üks kolmandik vastavast väärtusest õhus. Põhimõtteliselt käitub iga sammas kui antenn, neelates valgust ning taaskiirates seda viisil, mis on sümmeetriline silindriliste nanostruktuuride sees olevate seisulainetega, pärast mida sammastest kiiratav kiirgus vastavalt pealelangeva valguse suunale kas konstruktiivselt või destruktiivselt liitub.
Du töörühm leidis, et kui struktuuri ergastati infrapunavalgusega lainepikkusel 1550 nm, siis käitusid sambad kui elektrilised dipoolid. Et sambad on rivis, siis liituvad selle lainepikkuse kasutamisel iga samba kiirgused konstruktiivselt ning struktuuri normaaliga samalt küljelt kui pealekiiratud valgus kiirgab üksik valguskiir – seda nähtust nimetatakse negatiivseks ülekandeks.
Ränist nanosammastega interakteeruv infrapunavalgus. Pilt: R Stevenson
Kui sammastele suunata aga 2632 nanomeetrine valgus, tekib isotroopne seisulaine ning kiirgus väljub neljas ortogonaalses suunas. Võrdluseks: 1550 nanomeetrise valguse puhul tekib sammastes dipooli sümmeetria, mis surub täielikult alla pealelangeva valguse ja selle peegelduse – s.t ainus edastatav valguskiir on pealelangeva valgusega täisnurga all ning peegeldub negatiivselt. ,,Väljuv kiir teeb järsu pöörde ning asub normaaliga samal küljel kui pealelangev valgus,” selgitab Du. ,,Samal ajal tavapärased peegeldatud ja edastatud kiired kaovad.”
Valguse juhtimiseks läbi fotooniliste vooluringide on välja pakutud mitmeid tehnoloogiaid. Nanosammastiku valmistamine on aga teiste tehnoloogiatega võrreldes võrdlemisi lihtne, sest igal sambal on sama raadius. Lisaks saab antud tehnoloogia abil juhtida valgus väiksema arvu elementide abil.
Teadusartikkel: “Optical Beam Steering Based on the Symmetry of Resonant Modes of Nanoparticles“
Leave a Reply