В статье, опубликованной 10 июля в журнале Physical Review Letters, Цзунфу Юй, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники, и его сотрудники описывают наноразмерное устройство, которое значительно превосходит предыдущие технологии по способности рассеивать свет. Они показали, как один нанорезонатор может управлять светом, создавая очень большое «отражение».
Способность нанорезонатора поглощать и излучать световую энергию такова, что он может заставить себя — а в приложениях и другие очень мелкие предметы — казаться в 10 000 раз больше своего физического размера.«Создание объекта в 10 000 раз больше, чем его физический размер, имеет большое значение для технологий, связанных со светом», — говорит Ю.Исследователи достигли прогресса благодаря инновациям в материалах и глубокому пониманию физики света. Как и звук, свет может резонировать, усиливаясь, поскольку окружающая среда манипулирует физическими свойствами его волновой энергии.
Исследователи воспользовались этим, создав искусственный материал, в котором длина световой волны намного больше, чем в вакууме, что позволяет световым волнам резонировать более мощно.Устройство конденсирует свет до размера, меньшего, чем его длина волны, что означает, что оно может собирать много световой энергии, а затем рассеивает свет на очень большой площади, используя его выход для приложений обработки изображений, которые заставляют микроскопические частицы казаться огромными.«Устройство делает объект сверх видимым, увеличивая его оптический вид с помощью этого сверхсильного эффекта рассеяния», — говорит Мин Чжоу, доктор философии. студент группы Ю и ведущий автор статьи.
Подобно тому, как очень тонкая струна на гитаре может поглощать большое количество акустической энергии из своего окружения и начать сочувственно вибрировать, это очень маленькое оптическое устройство может принимать световую энергию со всех сторон и давать удивительно мощный выход. При визуализации это дает явные преимущества по сравнению с обычными линзами, светособирающая способность которых ограничена направлением и размером.«Мы разрабатываем фотодетекторы на основе этой технологии, и, например, они могут быть полезны для фотографов, желающих снимать более качественные снимки в условиях слабого освещения», — говорит Ю.Учитывая способность нанорезонатора поглощать большое количество световой энергии, эта технология также имеет потенциал в приложениях, которые собирают солнечную энергию с высокой эффективностью.
Кроме того, Ю предполагает просто позволить резонатору излучать эту энергию в виде инфракрасного света в небо, которое очень холодно. Поскольку нанорезонатор имеет большое оптическое поперечное сечение, то есть способность излучать свет, значительно превышающий его физический размер, он может выделять много тепловой энергии, создавая пассивную систему охлаждения.«Это исследование открывает новый способ манипулирования потоком света и может позволить использовать новые технологии в области светочувствительности и преобразования солнечной энергии», — говорит Ю.