Harvard laver meta-materiale til optiske chips med 'uendelig lyshastighed'

Et af de største problemer med optiske chips er styringen af lyset uden at det samtidigt mister energi. Det er nemlig sådan, at når lys bevæger sig fra et materiale til et andet ændrer det fasehastighed.

Lyser man f.eks ned i vand, vil lyset 'blive presset en smule sammen' og omvendt, lyser man op mod overfladen nedefra, vil lyset 'strække sig ud' når det bevæger sig fra vandet til luften oppe over.

Men hvad nu hvis man kunne fjerne denne overgang?

Det er nu lykkedes et hold forskere fra Havards at fremstille et materiale, der muliggør foton- fremfor elektron-baseret telekommunikationsudstyr.

Det nye meta-materiale fra Harvard er bygget i nano-skala-strukturer og består af siliciumsøjler indkapslet i polymer og til sidst, belagt med guld. Materialet kan ganske vist ikke ændre lysets maksimale hastighed ud over 299792458 m/s, men da det har et brydnings-indeks på fænomenale 0(!), vil det heller ikke ændre på selve fasehastigheden af det lys der stråler igennem. Og det har sine fordele.

For når brydningsindekset er 0, sker der besyndelige ting: sender man lys ind i materialet vil lysets bølge-toppe og -dale, blive strakt ud til uendeligt og bliver til en enkelt flad linie, hvor oscillation kun er en funktion af tiden, ikke pladsen - og deraf udtrykket 'Uendelig Lyshastighed'.

Det er denne egenskab der (her meget forenklet beskrevet) gør, at lyset kan manipuleres, altså f.eks. bøjes, uden at miste energi og at flere lysstråler kan bevare absolut fase gennem et optisk kredsløb.

"In quantum optics, the lack of phase advance would allow quantum emitters in a zero-index cavity or waveguide to emit photons which are always in phase with one another. It could also improve entanglement between quantum bits, as incoming waves of light are effectively spread out and infinitely long, enabling even distant particles to be entangled." - Philip Munoz, candidate/co-author

"We are optimizing the metal patterning technique to fabricate metamaterials in three dimensions. These metamaterials, which are engineered optical materials, could have applications ranging from superlensing to negative refraction." - Eric Mazur, professor

--

Læs mere om fase-hastighed her: Wiki artikel, eng

.. og lysets hastighed her: Wiki artikel, eng

Billede: Harvard

Kategori: Hardware   Andet  

Tags: Harvard   optisk   chip   meta-materiale