Anonim

Nanoscale enhed udsender lys så lyst som en genstand 10.000 gange dens størrelse

Fysik

Colin Jeffrey

29. juli 2015

Et diagram over den mikroskopiske nanoresonator (Credit: Gizmag.com)

Forstærkende lys et par hundrede gange med forstørrelseslinser er nemt. Forstærkning af lys ved at ændre lysets resonansegenskaber er et meget vanskeligere forslag. Men hvis nyere ingeniørforskning fra ingeniører fra University of Wisconsin-Madison (UWM) er noget at gå forbi, er indsatsen det værd: De hævder at have konstrueret en nanoskalaenhed, der kan udstråle lys så kraftfuldt som en genstand mere end 10.000 gange dens størrelse.

Ifølge forskerne er apparatets lysforstærkende egenskaber - kendt som en nanoresonator - analog med en guitarstreng, som vibrerer i sympati med lokal akustisk energi. Som sådan modtager denne lille optiske enhed lysenergi fra omgivelserne for at producere en lyseffekt meget større end forventet. Dette ifølge teamet giver mange fordele ved billedteknikker over normale linser, da enhedens lyshøstningsevne ikke er begrænset af dets fysiske egenskaber til retning og størrelse.

"At gøre en genstand se meget 10.000 gange større end dens fysiske størrelse har mange konsekvenser i teknologier relateret til lys, " siger assisterende professor Zongfu Yu. "Vi udvikler fotodetektorer baseret på denne teknologi, og det kan for eksempel være nyttigt for fotografer, der ønsker at skyde billeder af bedre kvalitet under svage lysforhold. "

Ligesom lyd kan laves til resonans og forstærkning, når en stående bølge genereres i et lavtablet refleksionskammer, så kan lys forstærkes af et miljø, der manipulerer de fysiske egenskaber ved lysbølgeenergi. UWM forskerne udnyttede denne kendsgerning i deres forskning for at konstruere et kunstigt materiale, hvor lysets bølgelængde er meget længere end i et vakuum, hvorved lyset kan resonere meget stærkere.

Materialet kondenserer også lys til en størrelse, der er mindre end dens bølgelængde, hvilket betyder at en stor mængde lysenergi er fanget, før den reflekteres på en meget større overflade, hvor den er bredt spredt, hvilket giver en meget forstørret version af den oprindelige lysenergi. På denne måde kan selv mikroskopisk små genstande laves til at forekomme enorme i det forstærkede lysbillede.

"Enheden gør et objekt super synligt ved at forstørre dets optiske udseende med denne super stærke spredningsvirkning, " siger ph.d.-studerende i elektroteknologi og computerteknik hos UWM, Ming Zhou.

Med nanoresonatorens evne til at absorbere rigelige mængder energi fra lys mener teamet også, at deres enhed præsenterer muligheder i højeffektive solceller. Yu mener, at evnen til at udsende uønsket energi i infrarød under solfangst vil gøre det muligt for apparatet at være selvkøling, hvilket yderligere øger dets effektivitet.

"Denne forskning åbner op for en ny måde at manipulere lysstrømmen på og kunne gøre det muligt for nye teknologier i lysføling og solenergi konvertering, " siger Yu.

Resultaterne af forskningen blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters.

Kilde: University of Wisconsin-Madison

Et diagram over den mikroskopiske nanoresonator (Credit: Gizmag.com)

Anbefalet Redaktørens Valg