Metamaterial berriak: argia kontrolpean
“Metamaterialei” buruzko erreportaje ugarik (komatxo artean, definizioa lausotzen hasia baita) teknologiaren mundu modernoak jasaten dituen arazo, min eta muga guztien ia panazea direla pentsaarazten digu. Azkenaldian kontzeptu interesgarrienak ordenagailu optikoei eta errealitate birtualari buruzkoak dira.
Erlazio batean etorkizuneko ordenagailu hipotetikoakadibide gisa, Tel Aviveko Israelgo TAU Unibertsitateko espezialisten ikerketa aipa daiteke. Ordenagailu optikoak sortzeko erabili beharreko geruza anitzeko nanomaterialak diseinatzen ari dira. Aldiz, Suitzako Paul Scherrer Institutuko ikertzaileek substantzia trifasiko bat eraiki zuten mila milioi miniaturazko imanetatik. simulatu hiru egoera agregatu, urarekin analogia eginez.
Zertarako erabil daiteke? Israeldarrek eraiki nahi dute. Suitzarrek datuen transmisioari eta grabazioari buruz hitz egiten dute, baita espintronikari buruz, oro har.
Miniimanez egindako metamaterial trifasikoa, uraren hiru egoerak imitatzen dituena.
Fotoiak eskaeran
Energia Saileko Lawrence Berkeley Laborategi Nazionaleko zientzialariek egindako ikerketek metamaterialetan oinarritutako ordenagailu optikoen garapena ekar dezakete. Leku jakin batean atomo pakete batzuk har ditzakeen laser-esparru moduko bat sortzea proposatzen dute, zorrozki diseinatutako, kontrolatutako bat sortuz. argian oinarritutako egitura. Kristal naturalen antza du. Desberdintasun batekin - ia perfektua da, ez da akatsik ikusten material naturaletan.
Zientzialariek uste dute beren "argi kristalean" atomo taldeen posizioa estu kontrolatzeko gai izango direla, baizik eta atomo indibidualen portaeran aktiboki eragingo dutela beste laser bat erabiliz (infragorri hurbileko tartea). Esaterako, eskatuz gero, energia jakin bat igortzen dute -fotoi bakar batek ere, kristaleko leku batetik kenduta, beste batean harrapatuta dagoen atomo bati eragin diezaioke. Informazio truke sinple moduko bat izango da.
Fotoi bat modu kontrolatuan azkar askatzeko eta atomo batetik bestera galera gutxirekin transferitzeko gaitasuna informazio prozesatzeko urrats garrantzitsua da konputazio kuantikorako. Irudika daiteke kontrolatutako fotoi multzo osoak erabiltzea kalkulu oso konplexuak egiteko, ordenagailu modernoak erabiltzea baino askoz azkarrago. Kristal artifizial batean txertatutako atomoek ere salto egin dezakete leku batetik bestera. Kasu honetan, beraiek informazio-eramaile bihurtuko lirateke ordenagailu kuantikoan edo sentsore kuantiko bat sor dezakete.
Zientzialariek aurkitu dute rubidio atomoak aproposa direla beren helburuetarako. Hala ere, bario, kaltzio edo zesio atomoak laser kristal artifizial batek ere har ditzake, antzeko energia-maila baitute. Proposatutako metamateriala benetako esperimentu bihurtzeko, ikerketa-taldeak atomo batzuk harrapatu beharko ditu kristal-sare artifizial batean eta han mantendu beharko ditu energia-egoera handiagoetara hunkituta egonda ere.
Akats optikorik gabeko errealitate birtuala
Metamaterialek aplikazio erabilgarriak aurki ditzakete garatzen ari den teknologiaren beste eremu batean. Errealitate birtualak hainbat muga ditu. Ezagutzen ditugun optikaren akatsek zeresan handia dute. Sistema optiko perfektu bat eraikitzea ia ezinezkoa da, beti baitaude aberrazioak deiturikoak, hau da. Hainbat faktorek eragindako uhin-distortsioa. Aberrazio esferiko eta kromatikoak, astigmatismoa, koma eta optikaren beste hainbat eta hainbat ondorio kaltegarri ezagutzen ditugu. Errealitate birtualeko multzoak erabili dituen edonork aurre egin behar die fenomeno horiei. Ezinezkoa da VR optika arina diseinatzea, kalitate handiko irudiak sortzea, ortzadarra ikusgarririk ez dutenak (aberrazio kromatikoak), ikus-eremu handia ematea eta merkea izatea. Hau irreala besterik ez da.
Horregatik, Oculus eta HTC VR ekipoen fabrikatzaileek Fresnel lenteak deitzen direnak erabiltzen dituzte. Horri esker, nabarmen pisu txikiagoa lortu, aberrazio kromatikoak ezabatzen dira eta prezio nahiko baxua lortzen duzu (lente horiek ekoizteko materiala merkea da). Zoritxarrez, errefrakzio eraztunek w eragiten dute Fresnel lenteak kontrastearen beherakada nabarmena eta distira zentrifugo baten sorrera, eszenak kontraste handia duen lekuetan (hondo beltza) bereziki nabaritzen dena.
Hala ere, duela gutxi Harvard Unibertsitateko zientzialariek, Federico Capasso buru, garatzea lortu zuten lente mehea eta laua metamaterialak erabiliz. Beira gaineko nanoegitura geruza giza ilea baino meheagoa da (0,002 mm). Ohiko eragozpenik ez izateaz gain, sistema optiko garestiek baino irudi kalitate hobea eskaintzen du.
Capasso lenteak, argia okertu eta barreiatzen duten lente ganbil tipikoak ez bezala, argi-uhinaren propietateak aldatzen ditu gainazaletik irteten diren egitura mikroskopikoengatik, kuartzozko beiran metatutakoak. Erlaitz bakoitzak argia modu ezberdinean errefraktatzen du, bere norabidea aldatuz. Hori dela eta, garrantzitsua da ordenagailuz diseinatutako eta ekoitzitako nanoegitura (eredu) hori behar bezala banatzea ordenagailu prozesadoreen antzeko metodoak erabiliz. Horrek esan nahi du lente mota hau lehengo lantegi berdinetan ekoiztu daitekeela, fabrikazio prozesu ezagunak erabiliz. Sputtering egiteko titanio dioxidoa erabiltzen da.
Aipatzekoa da “meta-optikaren” beste irtenbide berritzaile bat. metamaterial hiperlenteakBuffaloko American University-n hartua. Hiperlenteen lehen bertsioak zilarrez eta material dielektriko batez eginak ziren, baina uhin-luzera oso estuan baino ez zuten funtzionatzen. Buffaloko zientzialariek urrezko hagaxken antolamendu zentrokidea erabili zuten termoplastikozko kaxa batean. Argi ikusgaiaren uhin-luzera tartean funtzionatzen du. Ikertzaileek irtenbide berriaren ondoriozko bereizmenaren gorakada ilustratzen dute, adibide gisa endoskopio medikoa erabiliz. Normalean 10 nanometro arteko objektuak ezagutzen ditu, eta hiperlenteak instalatu ondoren, 250 nanometrora "jaisten" da. Diseinuak difrakzio-arazoa gainditzen du, sistema optikoen bereizmena nabarmen murrizten duen fenomenoa -uhin-distortsioaren ordez, ondorengo gailu optikoetan grabatu daitezkeen uhinetan bihurtzen dira.
Nature Communications aldizkarian argitaratutakoaren arabera, metodo hau arlo askotan erabil daiteke, medikuntzatik hasi eta molekula bakarreko behaketetaraino. Egokia da metamaterialetan oinarritutako hormigoizko gailuen zain egotea. Beharbada, errealitate birtualak benetako arrakasta lortzen utziko dute. "Ordenagailu optikoei dagokienez", oraindik ere urrun samarrak eta lausoak dira. Hala ere, ezin da ezer baztertu...
