ΠΕΡΙ ΠΛΑΣΜΟΝΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ


A)«Πλασμονικός μανδύας» εξαφανίζει τρισδιάστατα αντικείμενα

Τον πρώτο μανδύα που μπορεί να εξαφανίσει τρισδιάστατα αντικείμενα, κατασκεύασαν ερευνητές του πανεπιστημίου του Τέξας (Όστιν), με επικεφαλής τον καθηγητή Αντρέα Αλού. 

Οι επιστήμονες, που δημοσίευσαν τα αποτελέσματα των εργασιών τους στο περιοδικό του Ινστιτούτου Φυσικής και της Γερμανικής Φυσικής Εταιρείας «New Journal of Physics», κατάφεραν να αποκρύψουν από τους παρατηρητές από κάθε δυνατή οπτική γωνία, ένα μεγάλο τρισδιάστατο αντικείμενο.

Αυτό συμβαίνει για πρώτη φορά, καθώς μέχρι σήμερα, ανάλογα αποτελέσματα είχαν επιτευχθεί μόνο για δισδιάστατα αντικείμενα ή σε τρισδιάστατα αντικείμενα, αλλά μόνο από μία συγκεκριμένη οπτική γωνία.

Αντίθετα, ο  νέος μανδύας εξαφανίζει ένα κοινό αντικείμενο στο φυσικό περιβάλλον του, όποια θέση και αν έχει ο παρατηρητής σε σχέση με το αντικείμενο. Σημειώνεται, ωστόσο πως ο μανδύας έχει εφαρμογή μόνο στο τμήμα μικροκυμάτων του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και όχι στο κοινό φως που γίνεται αντιληπτό από τα μάτια μόνο σε υψηλότερες συχνότητες.

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε τη νέα τεχνολογία της λεγόμενης «πλασμονικής» απόκρυψης για να εξαφανίσουν από την κοινή θέα ένα κυλινδρικό σωλήνα μήκους 18 εκατοστών.

Η νέα τεχνική βασίζεται σε ένα νέο είδος τεχνητών υλικών, στα λεγόμενα πλασμονικά μετα-υλικά, τα οποία αποτελούν ένα συνδυασμό μετάλλων και μη αγώγιμων συνθετικών υλικών, αποτελούμενα από μικροσκοπικές νανο-δομές, οι οποίες είναι πολύ μικρότερες από το μήκος κύματος του φωτός που πέφτει πάνω τους.

 Τα αντικείμενα γίνονται ορατά γιατί το φως αντανακλά σε αυτά και καταλήγει στα μάτια μας. Τα πλασμονικά μετα-υλικά έχουν το αντίθετο αποτέλεσμα από τα καθημερινά υλικά σχετικά με την αντανάκλαση του φωτός.

Ειδικότερα, τα πεδία του σκεδασμένου φωτός από τον εξωτερικό μανδύα και από το ίδιο το αντικείμενο αλληλοεξουδετερώνονται και το τελικό αποτέλεσμα είναι τα αντικείμενα να γίνονται αόρατα.

Τα πλασμονικά μετα-υλικά θεωρούνται ανώτερα από τα λεγόμενα «μετα-υλικά μετασχηματισμού», στα οποία έχουν στηριχθεί ως τώρα τα περισσότερα πειράματα με μανδύες αορατότητας και τα οποία έχουν την ικανότητα να αναγκάζουν το φως να «καμπυλώνει» γύρω από τα αντικείμενα.

Στο νέο πείραμα, ένας κυλινδρικός σωλήνας καλύφθηκε με ένα εξωτερικό στρώμα πλασμονικού μετα-υλικού και με αυτό τον τρόπο αποκρύφτηκε από τους παρατηρητές. Οι δοκιμές έδειξαν ότι η καλύτερη εξαφάνιση κατέστη εφικτή, όταν τα προσπίπτοντα μικροκύματα είχαν συχνότητα 3,1 gigahertz.

Η επόμενη πρόκληση για τους ερευνητές είναι ο πλασμονικός μανδύας να λειτουργήσει όχι μόνο με μικροκύματα, αλλά και με το ορατό φως. Ήδη μερικά πλασμονικά μετα-υλικά είναι φυσικά διαθέσιμα σε οπτικές συχνότητες, όμως, σύμφωνα με τους ερευνητές, τα αόρατα αντικείμενα θα ήταν πολύ μικρά.

PAGAN http://tvxs.

Β)Πλασμονικά φωτοηλεκτρονικά

Τεχνολογία που ίσως οδηγήσει στην ανάπτυξη μιας νέας γενιάς εξαιρετικά γρήγορων υπολογιστικών συστημάτων και υπερευαίσθητων μοριακών ανιχνευτών

Το φως είναι πολύ καλό μέσο για τη μεταφορά πληροφοριών. Οι οπτικές ίνες που ήδη διατρέχουν την υφήλιο, αποτελούν οδηγούς οπτικών σημάτων που μεταφέρουν τεράστιες ροές φωνητικών επικοινωνιών και τεράστιες ροές δεδομένων. Αυτή η γιγαντιαία χωρητικότητα οδήγησε ορισμένους ερευνητές να προβλέψουν ότι οι φωτονικές συσκευές (δηλαδή συσκευές που διοχετεύουν και διαχειρίζονται ορατό φως και άλλα ηλεκτρομαγνητικά κύματα) θα μπορούσαν κάποια μέρα να αντικαταστήσουν τα ηλεκτρονικά κυκλώματα στους μικροεπεξεργαστές και τα άλλα ολοκληρωμένα κυκλώματα των υπολογιστών.Δυστυχώς, το μέγεθος και η απόδοση των φωτονικών συσκευών περιορίζεται από τους φυσικούς νόμους που καθορίζουν ότι η διάμετρος της οπτικής ίνας πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με το μισό του μήκους κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που μεταφέρουν. Για οπτικά σήματα σε «τσιπς» το πιθανότερο είναι ότι θα χρησιμοποιούνταν μήκη κύματος στο εγγύς υπέρυθρο, δηλαδή γύρω στα 1.500 νανόμετρα (δισεκατομμυριοστά του μέτρου). Ετσι, το ελάχιστο πάχος της απαιτούμενης οπτικής ίνας (750 νανόμετρα) θα ήταν πολύ μεγαλύτερο από το πάχος των ηλεκτρικών καλωδίων που χρησιμοποιούνται σήμερα σ’ αυτά τα κυκλώματα και δεν ξεπερνούν τα 100 νανόμετρα.

Ωστόσο, πρόσφατα, οι επιστήμονες άρχισαν να εργάζονται πάνω σε μια νέα τεχνική για τη μετάδοση οπτικών σημάτων μέσα από μικροσκοπικές δομές της νανοκλίμακας. Τη δεκαετία του 1980 επιβεβαιώθηκε πειραματικά ότι η οδήγηση οπτικών κυμάτων στη διεπαφή ανάμεσα σε ένα μέταλλο και ένα διηλεκτρικό (μη αγώγιμο υλικό όπως ο αέρας ή το γυαλί) μπορεί, κάτω από τις κατάλληλες προϋποθέσεις, να επάγει μια συντονισμένη αλληλεπίδραση ανάμεσα στα κύματα και τα ελεύθερα ηλεκτρόνια της επιφάνειας του μετάλλου (σε ένα μέταλλο αρκετά από τα ηλεκτρόνια δεν είναι ισχυρά συνδεδεμένα με τα άτομα). Με άλλα λόγια, οι παλινδρομήσεις των ηλεκτρονίων στην επιφάνεια ταιριάζουν με αυτές του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου έξω από το μέταλλο. Το αποτέλεσμα είναι η δημιουργία επιφανειακών πλασμονίων, δηλαδή κυμάτων πυκνότητας ηλεκτρονίων, που προχωρούν κατά μήκος της διεπαφής, όπως τα κύματα που διαδίδονται στην επιφάνεια μιας ήρεμης λίμνης όταν πέσει σ’ αυτή μια πέτρα.

Την περασμένη δεκαετία, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι αν σχεδιάσουν με δημιουργικό τρόπο τη διεπαφή μετάλλου – διηλεκτρικού μπορούν να δημιουργήσουν επιφανειακά πλασμόνια που έχουν την ίδια συχνότητα με τα εξωτερικά ηλεκτρομαγνητικά κύματα, αλλά με πολύ μικρότερο μήκος κύματος. Αυτό το φαινόμενο θα μπορούσε να επιτρέψει στα πλασμόνια να ταξιδέψουν κατά μήκος καλωδίων νανοκλίμακας, τα οποία αποκαλούνται διασυνδέσεις και μεταφέρουν πληροφορίες από το ένα μέρος του μικροεπεξεργαστή στο άλλο. Οι πλασμονικές διασυνδέσεις θα έδιναν λύση στο πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι σχεδιαστές ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, δηλαδή τη δυνατότητά τους να αναπτύσσουν όλο και πιο μικρά και γρήγορα τρανζίστορ, αλλά τη μεγάλη δυσκολία να κατασκευάσουν ηλεκτρονικά κυκλώματα που να μετακινούν γρήγορα τα δεδομένα στα διάφορα σημεία του κυκλώματος.Η εφαρμογή των «πλασμονικών» (κατά το …ηλεκτρονικών) θα μπορούσε να επεκταθεί και σε άλλες κατηγορίες συσκευών, έτσι ώστε να αυξηθεί η μεγεθυντική ικανότητα των ηλεκτρονικών μικροσκοπίων, η απόδοση των διόδων εκπομπής φωτός (LED) και η ευαισθησία των χημικών και βιολογικών αισθητήρων. Οι επιστήμονες εξετάζουν επίσης το ενδεχόμενο ιατρικών εφαρμογών, σχεδιάζοντας μικροσκοπικά σωματίδια που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν την απορρόφηση ενέργειας μέσω πλασμονικού συντονισμού για την καταστροφή π.χ. καρκινογόνων ιστών. Ισως μερικές απ’ αυτές, αλλά και άλλες ακόμα πιο εξωτικές εφαρμογές, δε γίνουν πραγματικότητα. Πάντως, οι ερευνητές μελετούν πρόθυμα την πλασμονική, επειδή αυτό το νέο τεχνολογικό πεδίο υπόσχεται να …«ρίξει φως» στα μυστήρια του νανόκοσμου.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»

PAGAN RIZOSPASTIS

 

About sooteris kyritsis

Job title: (f)PHELLOW OF SOPHIA Profession: RESEARCHER Company: ANTHROOPISMOS Favorite quote: "ITS TIME FOR KOSMOPOLITANS(=HELLINES) TO FLY IN SPACE." Interested in: Activity Partners, Friends Fashion: Classic Humor: Friendly Places lived: EN THE HIGHLANDS OF KOSMOS THROUGH THE DARKNESS OF AMENTHE
This entry was posted in SCIENCE=EPI-HISTEME and tagged , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.