නව metamaterials: ආලෝකය පාලනය යටතේ
"metamaterials" පිළිබඳ බොහෝ වාර්තා (උපුටා දැක්වීම් ලකුණු වලින්, අර්ථ දැක්වීම බොඳ වීමට පටන් ගෙන ඇති නිසා) නවීන තාක්‍ෂණික ලෝකය මුහුණ දෙන සියලුම ගැටළු, වේදනාවන් සහ සීමාවන් සඳහා ඒවා කෝකටත් තෛලයක් ලෙස අප සිතීමට සලස්වයි. මෑතදී වඩාත්ම සිත්ගන්නා සංකල්ප දෘශ්‍ය පරිගණක සහ අතථ්‍ය යථාර්ථය ගැන සැලකිලිමත් වේ.
සම්බන්ද කමක් ඇත අනාගත උපකල්පිත පරිගණකඋදාහරණයක් ලෙස, ටෙල් අවිව්හි ඊශ්‍රායල TAU විශ්වවිද්‍යාලයේ විශේෂඥයින්ගේ පර්යේෂණ උපුටා දැක්විය හැක. ඔවුන් දෘශ්‍ය පරිගණක නිර්මාණය කිරීමට භාවිතා කළ යුතු බහු ස්ථර නැනෝ ද්‍රව්‍ය නිර්මාණය කරයි. අනෙක් අතට, ස්විට්සර්ලන්ත පෝල් ෂෙරර් ආයතනයේ පර්යේෂකයන් කුඩා චුම්බක බිලියනයකින් තෙකලා ද්‍රව්‍යයක් ගොඩනඟා ඇත. සමස්ථ තත්වයන් තුනක් අනුකරණය කරන්න, ජලය සමග සාදෘශ්‍යයෙන්.
එය භාවිතා කළ හැක්කේ කුමක් සඳහාද? ඊශ්‍රායල් ජාතිකයන්ට හදන්න ඕන. දත්ත සම්ප්‍රේෂණය සහ පටිගත කිරීම මෙන්ම පොදුවේ ස්පින්ට්‍රොනික්ස් ගැන ස්විස් කතා කරයි.
ජල තත්ත්‍වය අනුකරණය කරන තුන්-අදියර කුඩා චුම්බක පාර ද්‍රව්‍යයකි.
ඉල්ලුම මත ෆෝටෝන
බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුවේ ලෝරන්ස් බර්ක්ලි ජාතික රසායනාගාරයේ විද්යාඥයින් විසින් කරන ලද පර්යේෂණ මගින් පාරද්‍රව්‍ය මත පදනම් වූ දෘශ්‍ය පරිගණක සංවර්ධනය කිරීමට හේතු විය හැක. දැඩි ලෙස නිර්මාණය කර ඇති, පාලනය කරන ලද, යම් ස්ථානයක පරමාණුවල ඇතැම් පැකේජ ග්‍රහණය කර ගත හැකි ලේසර් රාමුවක් නිර්මාණය කිරීමට ඔවුන් යෝජනා කරයි. ආලෝකය පදනම් වූ ව්යුහය. එය ස්වභාවික ස්ඵටික වලට සමානයි. එක් වෙනසක් සහිතව - එය පාහේ පරිපූර්ණයි, ස්වභාවික ද්රව්යවල කිසිදු දෝෂයක් දක්නට නොලැබේ.
විද්යාඥයින් විශ්වාස කරන්නේ පරමාණු කාණ්ඩ ඔවුන්ගේ "ආලෝක ස්ඵටිකයේ" පිහිටීම තදින් පාලනය කිරීමට පමණක් නොව, තවත් ලේසර් (අධෝරක්ත පරාසයක් අසල) භාවිතයෙන් තනි පරමාණු වල හැසිරීම් වලට සක්‍රියව බලපෑම් කිරීමට හැකි වනු ඇති බවයි. උදාහරණයක් ලෙස, ඉල්ලුම මත යම් ශක්තියක් විමෝචනය කිරීමට ඔවුන් සලස්වනු ඇත - එක් ෆෝටෝනයක් පවා, ස්ඵටිකයේ එක් ස්ථානයක සිට ඉවත් කළ විට, තවත් පරමාණුවක සිරවී ඇති පරමාණුවක් මත ක්‍රියා කළ හැකිය. එය එක්තරා ආකාරයක සරල තොරතුරු හුවමාරුවක් වනු ඇත.
ෆෝටෝනයක් පාලිත ආකාරයෙන් ඉක්මනින් මුදා හැරීමේ හැකියාව සහ කුඩා අලාභයකින් පරමාණුවකින් තවත් පරමාණුවකට මාරු කිරීමේ හැකියාව ක්වොන්ටම් පරිගණනය සඳහා වැදගත් තොරතුරු සැකසුම් පියවරකි. ඉතා සංකීර්ණ ගණනය කිරීම් සිදු කිරීම සඳහා පාලිත ෆෝටෝනවල සම්පූර්ණ අරා භාවිතා කිරීම කෙනෙකුට සිතාගත හැකිය - නවීන පරිගණක භාවිතා කිරීමට වඩා ඉතා වේගවත්. කෘතිම ස්ඵටිකයක තැන්පත් කර ඇති පරමාණු ද එක් ස්ථානයක සිට තවත් ස්ථානයකට පැනිය හැකිය. මෙම අවස්ථාවෙහිදී, ඔවුන්ම ක්වොන්ටම් පරිගණකයක තොරතුරු වාහකයන් බවට පත් වනු ඇත, නැතහොත් ක්වොන්ටම් සංවේදකයක් නිර්මාණය කළ හැකිය.
රුබීඩියම් පරමාණු ඔවුන්ගේ අරමුණු සඳහා වඩාත් සුදුසු බව විද්යාඥයින් සොයාගෙන ඇත. කෙසේ වෙතත්, බේරියම්, කැල්සියම් හෝ සීසියම් පරමාණු සමාන ශක්ති මට්ටම් ඇති නිසා කෘතිම ලේසර් ස්ඵටිකයක් මගින් ග්‍රහණය කර ගත හැක. යෝජිත පාර ද්‍රව්‍ය සැබෑ අත්හදා බැලීමක් කිරීමට නම්, පර්යේෂක කණ්ඩායමට කෘත්‍රිම ස්ඵටික දැලිස් එකක පරමාණු කිහිපයක් ග්‍රහණය කර ඉහළ ශක්ති තත්ත්වයන් වෙත උද්යෝගිමත් වූ විට පවා ඒවා එහි තබා ගැනීමට සිදුවේ.
දෘශ්‍ය දෝෂ නොමැතිව අතථ්‍ය යථාර්ථය
Metamaterials හට තාක්ෂණයේ තවත් දියුණු වන ක්ෂේත්‍රයක ප්‍රයෝජනවත් යෙදුම් සොයා ගත හැක -. අතථ්‍ය යථාර්ථයට විවිධ සීමාවන් ඇත. අප දන්නා දෘශ්‍ය විද්‍යාවේ අසම්පූර්ණකම සැලකිය යුතු කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. පරිපූර්ණ දෘෂ්ය පද්ධතියක් ගොඩනැගීමට ප්රායෝගිකව නොහැකි ය, සෑම විටම ඊනියා අපගමනය ඇති බැවින්, i.e. විවිධ සාධක නිසා ඇතිවන තරංග විකෘති වීම. දෘශ්‍ය විද්‍යාවේ ගෝලාකාර සහ ක්‍රෝමැටික අපගමනයන්, ඇස්ටිග්මැටිස්වාදය, කෝමා සහ තවත් බොහෝ අහිතකර බලපෑම් පිළිබඳව අපි දනිමු. අතථ්‍ය රියැලිටි කට්ටල භාවිතා කර ඇති ඕනෑම අයෙකු මෙම සංසිද්ධි සමඟ කටයුතු කර තිබිය යුතුය. සැහැල්ලු, උසස් තත්ත්වයේ රූප නිපදවන, දෘශ්‍ය දේදුන්නක් නොමැති (වර්ණ විකෘති), විශාල දර්ශන ක්ෂේත්‍රයක් ලබා දෙන සහ ලාභදායී VR ප්‍රකාශ සැලසුම් කිරීම කළ නොහැක. මෙය හුදෙක් යථාර්ථවාදී නොවේ.
VR උපකරණ නිෂ්පාදකයින් වන Oculus සහ HTC Fresnel කාච ලෙස හඳුන්වන්නේ එබැවිනි. මෙය ඔබට සැලකිය යුතු ලෙස අඩු බරක් ලබා ගැනීමටත්, වර්ණක අපගමනය ඉවත් කිරීමටත්, සාපේක්ෂව අඩු මිලක් ලබා ගැනීමටත් ඉඩ සලසයි (එවැනි කාච නිෂ්පාදනය සඳහා ද්රව්යය ලාභදායී වේ). අවාසනාවකට, වර්තන වළලු නිසා w Fresnel කාච ප්‍රතිවිරුද්ධතාවයේ සැලකිය යුතු පහත වැටීමක් සහ කේන්ද්‍රාපසාරී දීප්තියක් නිර්මාණය කිරීම, එය දර්ශනයේ ඉහළ ප්‍රතිවිරෝධයක් (කළු පසුබිම) ඇති විට විශේෂයෙන් කැපී පෙනේ.
කෙසේ වෙතත්, මෑතකදී Federico Capasso විසින් නායකත්වය දුන් හාවඩ් විශ්ව විද්‍යාලයේ විද්යාඥයින් විසින් සංවර්ධනය කිරීමට සමත් විය metamaterials භාවිතා කරන තුනී සහ පැතලි කාච. වීදුරු මත ඇති නැනෝ ව්‍යුහ ස්ථරය මිනිස් හිසකෙස් වලට වඩා තුනී (මි.මී. 0,002). එය සාමාන්‍ය අඩුපාඩු නොමැති පමණක් නොව, මිල අධික දෘශ්‍ය පද්ධතිවලට වඩා හොඳ රූපයේ ගුණාත්මක භාවයක් ද සපයයි.
Capasso කාචය, සාමාන්‍ය උත්තල කාච මෙන් නොව ආලෝකය නැමීම සහ විසිරීම, ක්වාර්ට්ස් වීදුරු මත තැන්පත් කර ඇති මතුපිටින් නෙරා ඇති අන්වීක්ෂීය ව්‍යුහයන් හේතුවෙන් ආලෝක තරංගයේ ගුණ වෙනස් කරයි. එවැනි එක් එක් ලෙජ් ආලෝකය වෙනස් ලෙස වර්තනය කරයි, එහි දිශාව වෙනස් කරයි. එබැවින්, පරිගණක ප්‍රොසෙසරවලට සමාන ක්‍රම භාවිතා කරමින් පරිගණක නිර්මාණය කර නිෂ්පාදනය කරන එවැනි නැනෝ ව්‍යුහයක් (රටාව) නිසි ලෙස බෙදා හැරීම වැදගත් වේ. මෙයින් අදහස් කරන්නේ දන්නා නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් භාවිතයෙන් මෙම කාච වර්ගය පෙර කර්මාන්තශාලා තුළම නිෂ්පාදනය කළ හැකි බවයි. ටයිටේනියම් ඩයොක්සයිඩ් ස්පුටර් සඳහා භාවිතා වේ.
"meta-optics" හි තවත් නව්ය විසඳුමක් සඳහන් කිරීම වටී. metamaterial hyperlensesබෆලෝ හි ඇමරිකානු විශ්ව විද්‍යාලයෙන් ගන්නා ලදී. අධි කාචවල පළමු අනුවාද රිදී සහ පාර විද්‍යුත් ද්‍රව්‍ය වලින් සාදන ලද නමුත් ඒවා ක්‍රියා කළේ ඉතා පටු තරංග ආයාමයක පමණි. බෆලෝ විද්‍යාඥයන් විසින් තාප ප්ලාස්ටික් නඩුවක රන් දඬු කේන්ද්‍රීය සැකැස්මක් භාවිතා කරන ලදී. එය දෘශ්‍ය ආලෝක තරංග ආයාම පරාසය තුළ ක්‍රියා කරයි. උදාහරණයක් ලෙස වෛද්‍ය එන්ඩොස්කොපියක් භාවිතා කරමින් නව විසඳුමේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස විභේදනයේ වැඩි වීමක් පර්යේෂකයන් නිදර්ශනය කරයි. එය සාමාන්‍යයෙන් නැනෝමීටර 10 දක්වා වස්තු හඳුනා ගන්නා අතර, අධි කාච ස්ථාපනය කිරීමෙන් පසුව, එය 250 නැනෝමීටර දක්වා "බහිනවා". සැලසුම විවර්තනය පිළිබඳ ගැටළුව ජය ගනී, දෘශ්‍ය පද්ධතිවල විභේදනය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරන සංසිද්ධියක් - තරංග විකෘති කිරීම වෙනුවට, ඒවා පසුව දෘශ්‍ය උපාංගවල පටිගත කළ හැකි තරංග බවට පරිවර්තනය වේ.
Nature Communications හි ප්‍රකාශනයකට අනුව, මෙම ක්‍රමය වෛද්‍ය විද්‍යාවේ සිට තනි අණු නිරීක්ෂණ දක්වා බොහෝ ක්ෂේත්‍රවල භාවිතා කළ හැකිය. metamaterials මත පදනම් වූ කොන්ක්රීට් උපාංග සඳහා බලා සිටීම සුදුසුය. සමහර විට ඔවුන් අතථ්‍ය යථාර්ථය අවසානයේ සැබෑ සාර්ථකත්වය ළඟා කර ගැනීමට ඉඩ දෙනු ඇත. "ප්‍රකාශ පරිගණක" සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, මේවා තවමත් තරමක් දුරස්ථ සහ නොපැහැදිලි අපේක්ෂාවන් වේ. කෙසේ වෙතත්, කිසිවක් බැහැර කළ නොහැක ...
