新しいプロセスにより、人工材料を透明にしたり、完全に見えなくしたりすることができます

誘導された透明度:エネルギーの流れを正確に制御すると(霧の中の光る粒子によって示されます)、人工材料は光信号に対して完全に透明になります。 クレジット:Andrea Steinfurth / University of Rostock

宇宙、最後のフロンティア。 宇宙船エンタープライズは、すべての通信チャネルが侵入不可能な星雲によって突然遮断されたときに、銀河を探索するという使命を追求しています。 象徴的なテレビシリーズの多くのエピソードでは、勇敢な乗組員は、エンドクレジットがロールバックされる前に、このまたは同様の苦境からの脱出を容易にするために、放送時間のわずか45分以内に「技術を技術化」および「科学を科学」する必要があります。 ロストック大学の科学者チームは、研究室でかなり長い時間を費やしたにもかかわらず、正確に調整されたエネルギーの流れによって歪みなしに光信号を送信できる人工材料の設計のためのまったく新しいアプローチの開発に成功しました。 彼らは結果を サイエンスアドバンシス

「光が不均一な媒体に広がると、散乱します。この効果により、コンパクトな指向性ビームが拡散グローにすばやく変換され、夏の雲から秋の霧まで、私たち全員に馴染みがあります」と、InstituteforInstituteのAlexanderSzameit教授は述べています。ロストック大学の物理学は、彼のチームの検討の出発点について説明しています。 特に、散乱の詳細を決定するのは、材料の微視的な密度分布です。 Szameit氏は続けて、「誘導透明度の基本的な考え方は、あまり知られていない光学特性を利用して、いわばビームの経路をクリアすることです」と続けています。

非エルミティシティという難解なタイトルでフォトニクスの分野で知られているこの2番目の特性は、エネルギーの流れ、より正確には、光の増幅と減衰を表します。 直感的には、関連する影響は望ましくないように見える場合があります。特に、吸収による光ビームのフェージングは​​、信号伝送を改善するタスクに対して非常に逆効果に見える場合があります。 それにもかかわらず、非エルミシアン効果は現代の光学の重要な側面になり、研究の全分野は、高度な機能のために損失と増幅の洗練された相互作用を利用しようと努めています。

「このアプローチは、まったく新しい可能性を開きます」と、論文の筆頭著者である博士課程の学生AndreaSteinfurthは報告しています。 光のビームに関しては、ビームの特定の部分を微視的レベルで選択的に増幅または減衰させて、劣化の開始を打ち消すことが可能になる。 星雲の写真にとどまるために、その光散乱特性を完全に抑制することができます。 「私たちは、特定の光信号の可能な限り最高の伝送のためにそれを調整するために、積極的に材料を変更しています」とシュタインフルトは説明します。 「この目的のために、エネルギーの流れは正確に制御されなければなりません。そうすれば、それはパズルのピースのように材料と信号と一緒に合うことができます。」 ウィーン工科大学のパートナーと緊密に協力して、ロストックの研究者はこの課題に首尾よく取り組みました。 彼らの実験では、光信号と、キロメートル長の光ファイバーのネットワークで新しく開発された活物質との微視的な相互作用を再現し、観察することができました。

実際、誘導された透明性は、これらの発見から生じる魅力的な可能性の1つにすぎません。 物体を本当に消滅させるのであれば、散乱を防ぐだけでは不十分です。 代わりに、光の波は完全に邪魔されずにその背後に現れる必要があります。 それでも、宇宙の真空中でも、回折だけで信号の形状が必然的に変化することが保証されます。 「私たちの研究は、光線が物質もそれが占める空間の領域も存在しないかのように通過するように物質を構造化するためのレシピを提供します。ロミュラン人の架空のクローキング装置でさえそれを行うことはできません」と言います。共著者のDr.MatthiasHeinrichが、スタートレックの最後のフロンティアに戻ってきました。

この研究で提示された発見は、非エルミートフォトニクスに関する基礎研究のブレークスルーを表しており、医療用センサーなどの高感度光学システムのアクティブな微調整のための新しいアプローチを提供します。 その他の潜在的なアプリケーションには、光暗号化と安全なデータ送信、および調整されたプロパティを備えた用途の広い人工材料の合成が含まれます。


ベクトル光場によって制御される再構成可能なシリコンナノアンテナ


詳しくは:
Andrea Steinfurth et al、調整された非エルミート格子における光子定強度波と誘導透明度の観測、 サイエンスアドバンシス (2022)。 DOI:10.1126 / sciadv.abl7412

ロストック大学提供

引用:オンデマンドの透明性:新しいプロセスにより、人工材料を透明または完全に非表示にすることができます(2022年5月31日)。 transparent.html

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