Unia finansuje badania nad anteną wychwytującą światło :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Naukowcy kontrolują przepływ światła za pomocą całkowicie optycznego tranzystora

"Profesor od bocianów" pokazuje świat niewidomym

Odkrycie starożytnych narzędzi rzuca światło na rybackie zajęcia

Touch and go (dotknij i idź) - technologia komunikacji bliskiego pola ma "zmienić świat"

Badania rzucają światło na sposób działania naturalnych komórek zabijających

Naukowcy rzucają światło na zależności między glebą leśną a podtlenkiem azotu

Naukowcy, których prace są finansowane ze środków unijnych, opracowali antenę, która wychwytuje światło w takim sam sposób, jak urządzenie normalnie wychwytujące sygnały telewizyjne lub radiowe przesyłane drogą powietrzną. Są przekonani, że odkrycie umożliwi opracowanie narzędzi przydatnych w ochronie bezpieczeństwa przemysłowego i wewnętrznego oraz w obronności. Urządzenie, zaprezentowane w czasopiśmie Nature Nanotechnology, stanowi dorobek projektu BIMORE (Optoelektronika molekularna inspirowana biologią), który otrzymał niemal 3 mln EUR ze schematu mobilności sieci badawczo-szkoleniowej Marie Curie Szóstego Programu Ramowego (6PR).

Naukowcy pracujący pod kierunkiem fizyka materii skondensowanej, Douga Natelsona, i absolwenta Dana Warda z Uniwersytetu Rice w USA opracowali antenę optyczną zbudowaną z dwóch złotych końcówek oddzielonych luką o nanoskalowych wymiarach - setnej tysięcznej grubości ludzkiego włosa - która wychwytuje światło lasera. Końcówki "chwytają światło i skupiają je w niewielkiej przestrzeni" - wyjaśnia profesor Natelson, co prowadzi do tysiąckrotnego wzrostu natężenia światła w luce. Naukowiec spodziewa się, że odkrycie będzie przydatne w opracowywaniu narzędzi w optyce oraz detekcji chemicznej i biologicznej, nawet w skali jednomolekułowej, co może mieć znaczenie dla bezpieczeństwa przemysłowego, obronności i bezpieczeństwa wewnętrznego.

"Można nie zdawać sobie sprawy z faktu, że antena samochodowa jest zbudowana z atomów. Ona po prostu działa" - mówi profesor Natelson. "Ale kiedy malutkie, metalowe części znajdują się bardzo blisko siebie, to należy zadbać o każdy szczegół. Pola będą obszerne, sytuacja skomplikuje się, a ograniczenia są naprawdę spore." Podkreśla, że jego zespół odkrył, iż kluczowym w pomiarze wzmocnienia światła jest pomiar prądu elektrycznego przepływającego między złotymi końcówkami.

"Umieszczenie nanokońcówek tak blisko siebie umożliwia ładunkowi przepływ przez tunel kwantowy, gdyż elektrony są przepychane z jednej strony na drugą" - jak informują naukowcy. Następnie zdołali wymusić ruch elektronów popychając je niskimi częstotliwościami za pomocą napięcia w ściśle kontrolowany i mierzony sposób, a następnie wywołać ich przepływ za pomocą światła laserowego, które popycha ładunek bardzo wysoką częstotliwością światła.

"Możliwość porównania dwóch procesów wyznaczyło standard, na podstawie którego można było określić wzmocnienie światła" - mówi profesor Natelson. Zauważył, że wzmocnienie jest "efektem plazmonicznym" - plazmony, które można wzbudzać światłem, są oscylującymi elektronami w metalowych strukturach, zachowującymi się jak zmarszczki na tafli sadzawki.

"Mamy metalową strukturę, kierujemy na nią światło, a ono powoduje chlupotanie elektronów w tej metalowej strukturze" - wyjaśnia. "Elektrony w metalu można postrzegać jak nieściśliwy płyn podobny do wody w wannie. A kiedy doprowadzimy je do chlupotania, tworzą się pola elektryczne."

Profesor wyjaśnia, że "na powierzchni metalu pola te mogą stawać się bardzo duże - znacznie większe od tych powstających z pierwotnego promieniowania". Stwierdza jednak, że trudno było zmierzyć ich wielkość.

"Nie wiedzieliśmy, jak bardzo dwie strony kołyszą się w górę i w dół - a to właśnie nas interesuje" - powiedział, dodając że dzięki równoległemu pomiarowi prądów o małej częstotliwości wywołanych elektrycznie oraz dużej częstotliwości wywoływanych optycznie pomiędzy końcówkami, "możemy wyobrazić sobie napięcie przemykające ze świstem tam i z powrotem przy naprawdę wielkich częstotliwościach charakterystycznych dla światła".

Naukowiec zauważył, że zespół badał te wzmocnione pola, ponieważ wiele można zrobić za pomocą czujników i optyki bezwarstwowej. "Wszystko, co daje pojęcie o tym, co dzieje się w tych malutkich skalach jest bardzo użyteczne" - stwierdził.

Swój wkład w badania wnieśli również naukowcy z Instytutu Technologii w Karlsruhe, Niemcy, i Autonomicznego Uniwersytetu w Madrycie, Hiszpania.

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Teoria pola (fizyka), dział fizyki wypracowujący metody badania oraz badajaca pola fizyczne, czyli obszary w których występują zjawiska fizyczne. Fizycy matematyzując problem opisują te zjawiska poprzez przypisanie każdemu punktowi przestrzeni matematycznego obiektu, co odpowiada określeniu pewnej funkcji na przestrzeni, w której występuje pole. pełny tekst

Centrum fazowe anten GPS - Pomiary GPS odnoszą się do centrów fazowych anten. Centrum mechaniczne (geometryczne) anteny znane jest z dokładnością submilimetrową. Centrum fazowe nie pokrywa się z centrum mechanicznym o wielkość od kilku mm do kilku cm. To przesunięcie może być wyznaczone i usunięte podczas opracowywania pomiarów. Większej staranności wymaga badanie stabilności centrum fazowego anteny. Niestabilność ta wynosi od kilku mm dla anten nowszych typów do kilku cm dla anten o niezbyt dobrych parametrach. Centrum fazowe jest to punkt będący źródłem promieniowania (skupia się w nim promieniowanie). Jeśli źródło promieniowania jest idealnie punktem, linie równych faz tworzą sferyczne warstwy o środku w danym punkcie. Badanie położenia centrum fazowego można wykonać "metodą stycznej kuli", polegającą na wyznaczeniu położenia środka krzywizny linii fazowych. Wszystkie niepunktowe źródła promieniowania wywołują niekuliste warstwy linii równych faz. Wówczas każdy odcinek łuku linii równych faz posiada swój środek krzywizny. Antena zatem nie posiada stałego środka fazowego, gdyż zależy on od kierunku podania sygnału. Centrum fazowe jest różne dla częstotliwości L1 i L2. pełny tekst

Instytut Smithsona (ang. Smithsonian Institution) największy na świecie kompleks muzeów i ośrodków edukacyjno-badawczych, mieszczący się głównie w Waszyngtonie; powstał w roku 1846 jako fundacja na podstawie testamentu brytyjskiego chemika i mineraloga Jamesa Smithsona; finansuje i organizuje badania naukowe, wydawanie książek i czasopism, prowadzi wymianę publikacji z zagranicznymi ośrodkami naukowymi. Na cześć instytutu jedną z planetoid nazwano 3773 Smithsonian. pełny tekst

GERD (Gross Domestic Expenditure on R&D - krajowe wydatki na badania i rozwój ogółem) to całkowite wydatki wewnętrzne na prace B+R realizowane na terytorium kraju w danym okresie sprawozdawczym. GERD zawiera wydatki na B+R realizowane w danym kraju, finansowane z zagranicy, jednak nie obejmuje opłat przekazywanych na B+R za granicę. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".