Data: Wtorek, 5 sierpnia 2008, 10:56

Ścisnęli mocno światło

Naukowcom z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley udało się przepuścić światło przez niezwykle małą szczelinę. To, co może wyglądać na czysto akademickie badania, będzie miało olbrzymie znaczenie przy miniaturyzacji urządzeń optycznych wykorzystywanych w telekomunikacji czy komputerach optycznych.

Ta technologia daje nam olbrzymią kontrolę nad światłem i pozwoli na stworzenie w przyszłości zadziwiających urządzeń - mówi Rupert Oulton, jeden z autorów badań.

W miarę postępującej miniaturyzacji układów scalonych inżynierowie pracujący nad zastosowaniem w nich przewodów optycznych w miejsce miedzianych, szukają sposobów na miniaturyzację tych przewodów. Tak więc badania z Berkeley pozwolą na postępy w budowie maszyn optycznych. Miniaturyzacja ma jednak swoją granicę, na którą natknęli się także naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego. Otóż jeśli skompresujemy światło poniżej długości jego fali, światło nie pozostanie w tak małej przestrzeni zbyt długo.

Akademicy wykorzystali zjawisko plazmoniki, gdy światło przy powierzchni metalu wiąże się z elektronami. Jednak taka fala świetlna może przebyć bardzo krótki odcinek, a później wygasa.

Oulton zastanawiał się jednak nad połączeniem plazmoniki i półprzewodników. Wpadł na pomysł zbudowania światłowodu z bardzo cienkiej warstwy półprzewodnika połączonego z gładką srebrną powierzchnią, co powinno zwiększyć drogę przebywaną przez światło. To bardzo proste rozwiązanie i dziwię się, że nikt wcześniej na to nie wpadł - mówi uczony.

Naukowcy przeprowadzili symulacje i okazało się, że światło w takim przewodzie nie tylko mogłoby przejść przez otwór o średnicy 10 nanometrów, ale jego droga wydłużyłaby się 100-krotnie w porównaniu z przeprowadzonym wcześniej doświadczeniem. Oulton wyjaśnia, że taka technika zadziała, ponieważ w tym przypadku półprzewodnikowo-srebrny system działa jak kondensator, przechowując energię pomiędzy okablowaniem a warstwą metalu. Gdy światło przepływa przez otwór, pojawiają się ładunki elektryczne na okablowaniu i metalu, które wydłużają drogą światła. To z kolei obala dotychczasową "prawdę" naukową mówiącą, że im bardziej skompresowane światło, tym krótszą drogę jest ono w stanie przebyć. Okazuje się zatem, że można kompresować światło i jednocześnie wydłużyć przebytą przez nie drogę.

Jak na razie jest to tylko teoria, ale w przyszłości będzie możliwe zbudowanie półprzewodnikowo-srebrnej hybrydy. Problemem jest wykrycie światła na tak małej przestrzeni jaką jest 10 nanometrów. Kolejne badania będą prowadzone, gdyż dają one nadzieję na dokonanie olbrzymiego postępu.

Optyka sięga skali elektronów. A to oznacza, że potencjalnie możemy zrobić coś, co nigdy wcześniej nie było zrobione - mówi Oulton.

Mariusz Błoński