Điều khiển ánh sáng bằng ma trận các hạt nano

Ánh sáng có thể được dẫn và được thao tác ở thang nanomet bằng cách sử dụng các hiệu ứng của vật lý plasmonics, theo những tính toán mới nhất vừa được công bố bởi nhóm các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Northwestern (Mỹ).

Maxim Sukharev và Tamar Seideman cũng đã chỉ ra rằng họ có thể tạo ra nguồn sáng kích cỡ nanomet có thể điều khiển tính chất kết hợp cũng như tính chất phân cực. Nguồn sáng này vô cùng quan trọng để tạo ra nhiều linh kiện quang nano khác nhau từ các cảm biến, các khóa đóng mở đến các siêu thấu kính cũng như các linh kiện lưu trữ thông tin quang.

Sử dụng thuật toán phát sinh và các mã song song hóa để giải phương trình Maxwell trong điện động lực học cổ điển, Sukharev và Seideman đã chỉ ra rằng tính chất kết hợp của các dao động tập thể của các điện tử dẫn trong các hạt nano kim loại (gọi là các plasmon) có thể sử dụng để điều khiển sự truyền qua của ánh sáng.

Họ sử dụng một mẫu thử là lớp tiếp xúc hình chữ T được tạo ra bởi các hạt bạc nano hình cầu để chứng minh rằng độ phân cực của ánh sáng có thể dùng để thao tác đường truyền qua của ánh sáng qua hình cầu. Nguyên tắc đơn giản này có thể sử dụng trong các mạch đóng mở quang nano, các bộ đảo mà có thể hoạt động ngoài giới hạn nhiễu xạ.

Điều khiển ánh sáng bằng ma trận các hạt nano
Hình 1. Phân bố năng lượng điện từ trong mặt phẳng x-y cho 4 hạt nano
(Theo J. Phys. B. 40 (2007) S283-S298).

Các nhà nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng ánh sáng tới có thể bị bẫy bởi các tinh thể plasmonic (là các cấu trúc tuần hoàn tạo ra bởi các hạt nano). Hơn nữa, phụ thuộc vào hình dạng hình học của tinh thể mà ánh sáng có thể bị hội tụ và dẫn trong các cấu trúc nhạy bước sóng.

"Một kết quả khác mà chúng tôi hy vọng có thể mang lại những khả năng ứng dụng đầy thú vị với một số lĩnh vực khác đó là cơ hội tạo ra các các nguồn sáng kích thước nanomet với tính kết hợp và tính chất phân cực có thể điều khiển được," - Seideman phát biểu - "Nguồn sáng như vậy có thể mở rộng một cách hết sức ưu thế những lĩnh vực điều khiển ánh ánh sáng kết hợp đã và đang phát triển từ thế giới vĩ mô về thang vi mô".

Điều khiển ánh sáng bằng ma trận các hạt nano
Hình 2. Trung bình thời gian của tỉ số năng lượng truyền qua trên năng lượng
truyền đến tại bước sóng 345 nm qua các hệ hạt nano bạc
(Theo J. Phys. B. 40 (2007) S283-S298).

Đồng thời, khả năng thiết kế các linh kiện nano với các chức năng mong muốn của các nhà nghiên cứu cũng có thể tạo ra những ứng dụng hết sức thực tế. "Không những là khả năng tính toán một cách định lượng các phản hồi quang mà còn thiết kế các cấu trúc nano sao cho chúng có các tính chất như mong đợi là hết sức cần thiết để phát triển các linh kiện quang nano, có thể từ các sensor hay khóa đóng mở, cho đến các siêu thấu kính hay các linh kiện lưu trữ thông tin quang" - Seideman nói - "Chúng tôi đang bị cuốn hút bởi khả năng điều khiển đường truyền của sóng ánh sáng tại các nút của tinh thể plasmonic, bẫy và chui hầm ánh sáng trong các tinh thể plasmonic và thiết kế các kinh kiện được chức năng hóa dựa trên khái niệm giao thoa sóng".

Nhóm nghiên cứu đang hy vọng phát triển các linh kiện cực nhanh dựa trên vật lý nano plasmonic. Các đề tài khác bao gồm cả việc tạo ra các nguồn sáng kích thước nano kết hợp có cường độ lớn với độ phân cực có thể điều khiển được, nghiên cứu về động học đơn nguyên tử và phân tử trong trường điện từ điều khiển bởi plasmonic và thiết kế các cấu trúc nano lai hóa tổ hợp bởi các kim loại và bán dẫn với các tính chất quang như mong muốn đang được tiến hành. Xem thêm chi tiết trên Journal of Physics B (Atomic and Molecular Physics).

Điều khiển ánh sáng bằng ma trận các hạt nano
Nhóm nghiên cứu lãnh đạo bởi Seideman
(University of Northwestern, US)

Vạn lý Độc hành

Theo Institute of Physics (United Kingdom), Vật lý Việt Nam

Từ khóa liên quan:
Loading...
TIN CŨ HƠN
Phát minh loại thuốc uống một liều kéo dài tác dụng trong hai tuần

Phát minh loại thuốc uống một liều kéo dài tác dụng trong hai tuần

Trong một nghiên cứu đăng trên tạp chí Science Translational Medicine ngày 16/11, các nhà khoa học của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) của Mỹ đã điều chế ra loại thuốc mới mà sau khi uống, có thể bám trụ trong dạ dày và dần phát tán thuốc trong thời gian hai tuần.

Đăng ngày: 22/11/2016
Nhật phát minh máy giúp bạn ăn thực phẩm

Nhật phát minh máy giúp bạn ăn thực phẩm "ảo" nhưng cảm nhận được vị "thật"

Nếu bạn đã từng thèm chảy nước miếng khi nhìn thấy các món ăn được bày biện tinh tươm trên Instagram, bạn thắc mắc không biết chúng có mùi vị sao? Một công nghệ mới có thể đem đến câu trả lời.

Đăng ngày: 12/11/2016
Bất ngờ với 10 đồ vật quen thuộc đều do phụ nữ phát minh

Bất ngờ với 10 đồ vật quen thuộc đều do phụ nữ phát minh

Xưa nay, khi nói đến phát minh hay sự sáng tạo, người ta hay nghĩ nhiều đến đấng mày râu. Nhưng trong kho tàng những phát kiến của nhân loại, có không ít các sáng chế mang dấu ấn của phái nữ và có ảnh hưởng không hề nhỏ đến cuộc sống của chúng ta ngày nay.

Đăng ngày: 11/11/2016
Cô bé 10 tuổi sáng tạo ra băng gạc vết thương cực thông minh

Cô bé 10 tuổi sáng tạo ra băng gạc vết thương cực thông minh

Cô bé người Úc 10 tuổi đã có được cho mình một chuyến tham quan NASA sau khi bé phát minh được công cụ phân phát gạc dính.

Đăng ngày: 10/11/2016
Tấm pin Mặt Trời có khả năng lọc nước thẳng từ không khí

Tấm pin Mặt Trời có khả năng lọc nước thẳng từ không khí

Bằng cách lọc và hấp thụ hơi nước trực tiếp trong không khí, mỗi tấm pin có thể lọc được 5 lít nước mỗi ngày và có bồn chứa lên đến 30 lít.

Đăng ngày: 02/11/2016
Máy phát điện mini giá 5 USD của cô bé 13 tuổi

Máy phát điện mini giá 5 USD của cô bé 13 tuổi

Với chi phí chỉ khoảng 5 USD (110,000 VNĐ) những chiếc "lá Mặt Trời" của Maanasa Mendu đã có thể sản sinh nguồn năng lượng sạch từ ánh nắng mặt trời, gió, mưa...

Đăng ngày: 26/10/2016
Phát minh thành công máy tạo nước từ không khí

Phát minh thành công máy tạo nước từ không khí

Một công ty Israel có tên Water-Gen vừa trình làng cỗ máy có thể tạo ra nước từ không khí.

Đăng ngày: 23/09/2016
Tiêu điểm
Khoa Học News
Trang web của chúng tôi có thể được thực hiện và duy trì bằng cách hiển thị quảng cáo trực tuyến cho khách truy cập của chúng tôi.
Vui lòng xem xét hỗ trợ chúng tôi bằng cách vô hiệu trình chặn quảng cáo của bạn.