理科

原子3個の厚さの物質で光を制御する

偏光は、特定の方法で光を制御することができますので、役に立つことができます。 たとえば、サングラスのレンズは、まぶしさを遮断します(光は自動車窓のような表面で反射したときの偏光される場合が多い)。 デスクトップ電卓の画面は、光を偏光させ、特定の領域で遮断して読むことができる数を生成します。 偏光が遮断された領域は、暗く見え、光が遮断されていない領域は、明るく表示されます。

偏光された光の属性を使用して数値やその他の数値で読むことができる、明るく、暗い領域を作成する計算機の表示。

クレジット:David R. Tribble /ウィキメディア・コモンズ

この論文ではAtwaterと彼の共著者は、3階のある原子を使用して調整可能で正確で、非常に薄い偏光用物質を作成する方法を説明します。

この物質は、単一原子の厚さの層で構成された炭素の形態である黒鉛やグラフェンと多くの点で類似し、いわゆる黒人で構成されます。 しかし、グラフェンの層が完全に平らなのに対し、黒人の層は、コーデュロイパンツや段ボールの質感のようにゴールがあります。 (人はまた、その中の原子配列のために区別されている赤、白および紫の形で提供されます。)

Atwaterは、その結晶構造がフクリンを大幅に異方性である光学特性を有するように作ることです。 「非等方性の角度依存性を意味します。」と彼は説明します。 「グラフェンのような物質では、光が偏光角度に関係なく、光が均等に吸収され、反射されます。フクリンは、光の偏光がしわに沿って整列されると、反応が非常に異なることから、非常に異なっている。しわに垂直に配置されます。 “

偏光が黒い人のしわを横切って配向されると、しわに沿って配向されるときとは異なっ材料との相互作用します。 コーデュロイの肋骨に沿って手を摩擦が手を摩擦よりも簡単に同じです。 それらにまたがる。

少ししわくちゃコーデュロイ生地のイメージです。

このコーデュロイ生地と非常に似たフクリンシートは肋骨があります。

クレジット:Ariel Glenn /ウィキメディア・コモンズ

しかし、多くの物質が光を偏光させることができ、その能力だけでは特に有用ではありません。 Atwaterは黒色であるが、特別にすることは、それはまた、半導体であるため、ガラスのような絶縁体よりも電気をよく伝導が銅のような金属だけありません。 マイクロチップのシリコンは、半導体の一例です。 そして、シリコンで作られた小さな構造物がマイクロチップの電気の流れを制御することができるようにフクリンで作られた構造物は、電気信号が印加されると、光の偏光を制御することができます。

「これらの小さな構造は、これらの偏光変換を実行するため、現在、非常に薄く、調整可能なナノメートル規模のものを作ることができます。このような小さな要素の配列を作成することができます。各要素は、偏光を変換することができます。他の反射偏光状態に”

携帯電話の画面とTVで見ることができる液晶表示装置(LCD)技術は、すでにそのような能力のいくつかを持っていますが、フクリン技術は、これをはるかに超える可能性があります。 黒色引き継ぎアレイの「ピクセル」は、LCDのピクセルよりも20倍小さいことが入力百万倍速く応答することができます。

これらの速度は、映画を見たり、オンラインで記事を読むために必要なものではない通信に革命を起こすことができるとAtwaterは言う。 通信装置からの光信号が伝送される光ファイバケーブルは、信号が互いに干渉して圧倒し始める前に、あまりにも多くの信号のみ送信することができます。 。 しかし、黒色人の薄層に基づいて通信装置は、互いに干渉しないように、各信号の偏光を調整することができます。 これにより、光ファイバケーブルは、現在よりもはるかに多くのデータを転送することができます。

Atwaterはこの技術がWi-Fiをライトベースに置き換えることができる可能性を開いてくれると言いました。 この分野の研究者たちは、これをLi-Fiと呼びます。

「より多くの、私たちは自由空間での光の波通信を見ることになるでしょう。」と彼は言う。 「私の机の上のこの非常にクールなランプのような照明は、通信信号を伝達しません。それだけで、光を提供しています。しかし、将来のスターバックスに座ってノートパソコンが無線信号を受信するようにすることができない理由はありません。無線信号非通信です。まだ来ていないが、ここに到達すると、Wi-Fiよりも少なくとも100倍速くなります。」

作品を説明する論文のタイトルは “原子的に薄い黒色のを使用した広帯域電気光学偏光変換主著者は応用物理学の大学院生であるSouvik Biswasです。 他の共著者は、応用物理学、材料科学ポスドク研究員であるMeir Y. Grajower、国立材料科学研究所のKenji WatanabeとTakashi Taniguchiです。 日本

Biswasは「これは光デバイスの未来を形成することができる新しい材料の発見のためにエキサイティングな時間であり、我々は、表面をほぼ傷を付けませんでした」と言います。 「いつか原子的に薄い材料で作られた市販の製品を購入することができれば嬉しいものであり、その日が遠くないでしょう。」

研究資金は、米国エネルギー省提供しました。 日本の文部科学省、日本科学振興会、日本科学技術庁。

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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