Многим знакома эта сцена: вы работаете на ноутбуке в кофейне, как и ещё полдюжины человек вокруг. Все пытаются загрузить веб-сайты или потоковое видео высокой чёткости и нуждаются в большей пропускной способности. Благодаря разработке метаповерхностей — крошечных инженерных листов, которые могут отражать и направлять свет — эта мечта может скоро осуществиться. Они позволят создать выделенный беспроводной канал для связи, который будет в сотни раз быстрее и иметь в сотни раз большую пропускную способность, чем Wi-Fi. В журнале Nature Nanotechnology опубликована статья, в которой инженеры из Калифорнийского технологического института сообщают о создании метаповерхности с миниатюрными перестраиваемыми антеннами. Эти антенны могут отражать входящий пучок оптического света и создавать множество боковых полос разных оптических частот.
Работа предлагает новый подход к созданию беспроводных каналов связи и разработке технологий определения дальности, а также способа передачи данных в космос и из космоса. Выход за пределы традиционных оптических элементовСоавтор работы, аспирант из группы Этуотера, говорит, что для понимания сути их исследования нужно знать значение слова «метаповерхность». Приставка «мета» в этом слове означает „за пределами“. Метаповерхности позволяют делать то, что невозможно с помощью обычных оптических элементов, таких как объективы камер или микроскопов. Многослойные устройства оснащены наноразмерными антеннами, которые могут управлять светом: отражать его, рассеивать или фокусировать. Расположение этих элементов определяет реакцию света — как у зеркала или линзы.
Команда создала метаповерхность, которая отражает свет в определённых направлениях и на определённых частотах. Это устройство шириной и длиной всего 120 микрон работает на оптических частотах, используемых в телекоммуникациях, например, на частоте 1530 нанометров. Эти частоты в тысячи раз выше радиочастот, поэтому обеспечивают более широкую полосу пропускания. На радиочастотах электроника легко направляет луч света в разные стороны, как это делают радарные навигационные устройства в самолётах. Но на оптических частотах такое пока невозможно. Поэтому исследователи изменили свойства антенн. Сислер и Туреджа создали метаповерхность из золотых антенн с полупроводниковым слоем оксида индия-олова. Подавая определённое напряжение через устройство, они могут менять плотность электронов в полупроводнике под каждой антенной и тем самым изменять коэффициент преломления материала (способность изгибать свет).
Взгляд в будущееКоманда показала, что метаповерхность разделяет и перенаправляет свет на оптических частотах в свободном пространстве. Это открытие может быть полезно в приложениях LiDAR, где свет используется для получения информации о глубине трёхмерной сцены. Конечная цель — создать «универсальную метаповерхность», которая будет передавать информацию в разных направлениях. Этуотер, директор Liquid Sunlight Alliance в Калифорнийском технологическом институте, отмечает, что если оптические метаповерхности получат широкое распространение, то через 10 лет вы сможете сидеть в Starbucks с другими людьми за ноутбуками и получать свой высокоточный сигнал светового луча вместо радиочастотного сигнала Wi-Fi. По словам Этуотера, одна метаповерхность сможет передавать сигнал разной частоты каждому человеку. Группа сотрудничает с Лабораторией оптических коммуникаций при JPL (Лаборатория реактивного движения). Там разрабатывают системы связи с космическими аппаратами, основанные на оптических волнах вместо радиочастотных. Это позволит передавать больше данных на более высоких частотах.
24.07.2024 |
Нано
Ученые создали устройство для хранения и передачи информации с помощью света | |
Устройство на основе углеродной нанотрубк... |
Созданы частицы с квантовыми точками для многоразового применения в биомедицине | |
Новые светящиеся микрочастицы, состоящие из&nb... |
В России доказали эффективность нанокомпозитов для лечения атеросклероза | |
Модифицированные нанокомпозиты для лечени... |
Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек | |
Квантовые точки, или полупроводниковые на... |
PNAS: Новый метод поможет собирать в 10 раз больше золота из электронных отходов | |
Губку из оксида графена и хитозана д... |
Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни | |
Учёные много лет пытаются понять, как&nbs |
LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов | |
Быстрое создание наночастиц высокоэнтропийных ... |
Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов | |
Как создать материалы, которые будут прочнее и... |
Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды | |
Новые магнитные нанодиски разработали учёные и... |
NatComm: Создана основа для практического применения наночастиц в военной связи | |
Новую технологию шифрования связи в видим... |
В СПбГУ усовершенствовали полупроводниковые наноструктуры для оптоэлектроники | |
Учёные Санкт-Петербургского государственного у... |
NatComm: Белки-шапероны помогают обычным белкам принять правильную форму | |
Белки играют важную роль в организме, и&n... |
EMBO Reports: Разработан биологический подход для изучения паттернинга тканей | |
Как морфогены в сочетании с клеточно... |
LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода | |
С развитием нанотехнологий создано много искус... |
NatComm: Созданы чувствительные к магнитному полю спиновые кубиты из нанотрубок | |
Нанотрубки из нитрида бора, BNNTs, содерж... |
NatNanotechnol: Силоксановые наночастицы целятся точно в органы при мРНК терапии | |
Инженеры из Пенсильвании открыли новый сп... |
ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов | |
Исследователи из Университета Оттавы сдел... |
Nature Communications: Наноструктуры на дне океана намекают на зарождение жизни | |
Исследователи из Центра устойчивого ресур... |
ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы | |
Скоро Хэллоуин, пора украшать дома страшными в... |
AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов | |
Графен, обладающий сильными бактерицидными сво... |
Российские ученые подтвердили эффективность золотых наночастиц против опухолей | |
Исследование показало, что эффектив... |
Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума | |
Благодаря наноразмерным устройствам исследоват... |
ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств | |
Как работает электроника нового поколения и&nb... |
Small: Совершен прорыв в создании пленок с использованием оксида графена | |
Исследовательская группа из Университета ... |
В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен | |
Установку, которая перерабатывает печную сажу&... |
Nature Photonics: Уникальный нанодиск продвигает исследования в области фотоники | |
Нанообъект с уникальными оптическими свой... |
ТПУ: Графен позволяет управлять свойствами диэлектриков с высоким преломлением | |
Учёные Инженерной школы неразрушающего контрол... |
Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов | |
Новый метод выращивания крошечных металлически... |
NatNano: Новый метод молекулярной инженерии позволит создавать сложные органоиды | |
Новый метод молекулярной инженерии позволяет в... |
NatComm: Нанобиосенсоры открывают широкие возможности в медицинской диагностике | |
Биосенсоры — это устройства, к... |