Авторизация



Войти

Регестрация

Ученые используют метаматериал для создания синхронного синхронизатора


foto

Синхротроны - удивительные устройства, которые используют магнитные поля, чтобы получить частицы, мчащиеся вокруг километровых дорожек, пока они не излучают мощные рентгеновские лучи. Теперь команда ученых из Мичиганского университета выполнила тот же подвиг, но они сделали это на крошечном микрочипе, нажимая луч света по круговой траектории для создания терагерцового излучения.


Исследователи использовали лазер для испускания импульса красного света - «маленькой световой пули» - и изменили свой путь от нормальной прямой, используя метаповерхность, которая имеет ряд крошечных периодических структур примерно такого же размера, как длина волны свет, поражающий его. В этом случае метаповерхностью была серия миллионов золотых антенн, сформированных как бумеранги с различными изгибами и различными ориентациями, на кристалле танталата лития. «Нам удается получить легкую пулю, чтобы идти круговым путем» - говорит Роберто Мерлин, профессор физики в Мичиганском университете, который возглавлял эту работу в недавнем выпуске «Наука».


Чтобы перемещаться по кругу, луч света должен ускоряться, в этом случае превышающий нормальную скорость света в материале. (Ничто не может идти быстрее, чем скорость света в вакууме, но свет движется медленнее, когда он проходит через вещество.) Это ускорение создает электромагнитное поле в кристалле, которое выделяет дополнительную энергию в виде излучения около 1 терагерца.


Так называемые Т-лучи существуют в инфракрасной части электромагнитного спектра, чуть ниже микроволн. Они полезны, например, в области безопасности аэропортов, поскольку они могут спектрографически идентифицировать вещества, и они проникают во многие материалы, не причиняя вреда, потому что, в отличие от рентгеновских лучей, они не ионизируют излучение.


Исследователям удалось получить импульс красного света в пол круга, и только 5 процентов красного света превратились в Т-лучи. Терагерцовое излучение было широкополосным, что полезно для спектроскопии, но более узкая частота была бы предпочтительнее для других применений. «Было бы фантастично, если бы мы могли освещать многие, много и много раз»- говорит Мерлин.


По его словам, это может потребовать использования разных материалов. Золото, вероятно, не лучший выбор для антенн, но это было хорошо для прототипа. Так получилось, что Мередит Хенстридж, аспирант, который проделал большую часть работы, почти четыре года, чтобы понять, как построить антенную решетку. Хенстридж теперь является постдоком в Институте Макса Планка по структуре и динамике материи в Германии.


Миниатюрный синхротрон должен оказаться полезным, говорит Мерлин, потому что не так много устройств, которые излучают Т-лучи. «Любой источник терагерцового излучения приветствуется» - говорит он.