dimecres, 18 de juliol de 2018

Manipulació de la llum a nivell nano

El nanokirigami ha estat un camp de recerca en els últims anys; l'enfocament es basa en les antigues arts de l'origami (fent formes 3D en paper plegable) i kirigami (que permet tallar i plegar), però aplicat a materials plans a la nanoescala, mesurats en mil milionèsimes d'un metre.

Manipulació de la llum a nivell nano

Els investigadors del MIT i de la Xina han aplicat per primera vegada aquest enfocament en la creació de nanodissos per manipular llum, obrir noves possibilitats de recerca i, en definitiva, potenciar la creació de noves comunicacions de llum, detecció o dispositius computacionals.
Els intents anteriors per crear dispositius funcionals de kirigami havien utilitzat mètodes de fabricació més complicats que requererien una sèrie de passos plegables i han estat principalment dirigits a funcions mecàniques i no òptiques. Els nous nanodevices, per contra, es poden formar en un únic plegat i es podrien utilitzar per realitzar funcions òptiques diferents.

Manipulació de la llum a nivell nano

Per fer aquests inicials dispositius per provar el concepte, l'equip produeix un equivalent nanomecànic de filtres dicroics específics que poden filtrar la llum circularment polaritzada, ve sigui a la dreta o a l'esquerra. Per fer-ho, es va crear un patró de només uns pocs centenars de nanòmetres a la fina capa metàl·lica. El resultat s'assembla a les fulles del pi pinyoner, amb un gir en una direcció que selecciona el gir corresponent de llum.
La torsió i el corbat de la làmina ocorren a causa de les tensions introduïdes pel mateix feix d'ions que es talla a través del metall. Quan s'utilitzen ions amb baixes dosis, es creen moltes vacants i alguns dels ions acaben allotjats a la xarxa cristal·lina del metall, que empenyen la forma i creen fortes tensions que indueixen la flexió.

Manipulació de la llum a nivell nano

Es talla el material amb un feix d'ions en comptes de tisores imprimint el feix d'ions enfocat a través d'aquesta làmina metàl·lica amb un patró predeterminat. Així s'acaba amb aquesta cinta metàl·lica que està arrugant-se en el patró planificat amb precisió.
És una molt bona connexió entre els dos camps, la mecànica i l'òptica. L'equip va utilitzar patrons helicoidals per separar les porcions polaritzades d'un feix de llum en el sentit de les agulles del rellotge i en sentit contrari, que podria representar una nova direcció per a la investigació del nanokirigami.
La tècnica és tan senzilla que, amb les equacions que l'equip ha desenvolupat, els investigadors haurien de poder calcular a l'anvers d'un conjunt de característiques òptiques desitjades i produir el patró necessari d'escletxes i plecs per produir aquest efecte.
Permet una predicció basada en funcionalitats òptiques per crear patrons que aconsegueixin el resultat desitjat. Anteriorment, la gent sempre intentava tallar per intuïció per crear patrons kirigami si desitjaven un resultat en concret.

Manipulació de la llum a nivell nano

La investigació encara es troba en una etapa primerenca, de manera que es necessitaran més investigacions sobre possibles aplicacions. Però aquests dispositius són ordres de magnitud més petits que els equivalents convencionals que realitzen les mateixes funcions òptiques, de manera que aquests avenços poden conduir a xips òptics més complexos per sistemes de detecció, computació o comunicacions o dispositius biomèdics.
Per exemple, els dispositius per mesurar els nivells de glucosa solen utilitzar mesures de polaritat de la llum, ja que existeixen molècules de glucosa tant en forma dreta com esquerra que interactúen de manera diferent amb la llum. Quan es passa la llum a través de la solució, es pot veure la concentració d'una versió de la molècula, a diferència de la barreja d'ambdós. Aquest mètode podria permetre detectors molt més petits i més eficients.

Manipulació de la llum a nivell nano

La polarització circular també és un mètode que permet fer que diversos raigs làser viatgin a través d'un cable de fibra òptica sense interferir entre ells. La gent ha estat buscant aquest tipus de sistemes per a sistemes de comunicacions òptiques làser, amb la finalitat de separar les barreres en dispositius anomenades aïllants òptics. S'ha demostrat que és possible fer-los en mides de nanòmetres.

Font: Massachusetts Institute of Technology

Cap comentari:

Publica un comentari a l'entrada

Aquest és un blog amb moderador dels comentaris. Per tant, no apareixen immediatament