Nanotechnology Now - 보도 자료: 시카고 대학교 과학자들이 빛을 안내하는 가장 작은 알려진 방법을 발명했습니다. 2D 광학 도파관이 새로운 기술로 가는 길을 가리킬 수 있습니다.

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시카고 대학(University of Chicago)의 과학자들은 단지 몇 개의 원자 두께로 빛을 포획하고 운반할 수 있으며 응용 분야에 사용할 수 있는 유리 결정을 발견했습니다. 재료는 연구 공동 저자인 Hanyu Hong이 잡은 플라스틱 중앙의 가는 선으로 볼 수 있습니다. CREDIT 사진: Jean Lachat

시카고 대학(University of Chicago)의 과학자들은 단지 몇 개의 원자 두께로 빛을 포획하고 운반할 수 있으며 응용 분야에 사용할 수 있는 유리 결정을 발견했습니다. 재료는 연구 공동 저자인 Hanyu Hong이 잡은 플라스틱 중앙의 가는 선으로 볼 수 있습니다. 신용 거래
사진: 장 라샤

요약 :
장소에서 장소로 빛을 보내는 것은 현대 세계의 근간입니다. 바다 밑과 대륙을 가로질러 광섬유 케이블은 YouTube 비디오에서 은행 전송에 이르기까지 모든 것을 인코딩하는 빛을 전송합니다. 모두 머리카락 크기 정도의 내부 가닥입니다.

시카고 대학의 과학자들은 빛을 안내하는 가장 작은 알려진 방법을 발명했습니다. 2D 광학 도파관은 새로운 기술로 향할 수 있습니다

시카고, 일리노이 | 게시일: 11년 2023월 XNUMX일

그러나 시카고 대학의 박지웅 교수는 가닥을 더 얇고 평평하게 만들면 어떻게 될지 궁금해했습니다. 사실상 너무 얇아서 실제로는 2D가 아닌 3D가 됩니다. 빛은 어떻게 될까요?

일련의 혁신적인 실험을 통해 그와 그의 팀은 원자 몇 개 두께의 유리 결정판이 빛을 가두어 운반할 수 있음을 발견했습니다. 뿐만 아니라 놀라울 정도로 효율적이었고 상대적으로 먼 거리(가벼운 기반 컴퓨팅의 세계에서는 매우 먼 최대 XNUMX센티미터)까지 이동할 수 있었습니다.

10월 2일 사이언스(Science)에 발표된 이 연구는 본질적으로 XNUMXD 광자 회로가 무엇인지 보여주고 새로운 기술에 대한 길을 열 수 있습니다.

“우리는 이 초박형 크리스탈이 얼마나 강력한지 완전히 놀랐습니다. 그것은 에너지를 보유할 수 있을 뿐만 아니라 비슷한 시스템에서 본 것보다 천 배 더 멀리 전달할 수 있습니다. . "갇힌 빛은 또한 2D 공간에서 이동하는 것처럼 행동했습니다."

안내 등
새로 발명된 시스템은 본질적으로 XNUMX차원인 도파관으로 알려진 빛을 안내하는 방법입니다. 테스트에서 연구원들은 칩을 따라 빛의 경로를 안내하기 위해 매우 작은 프리즘, 렌즈 및 스위치를 사용할 수 있음을 발견했습니다. 회로 및 계산의 모든 구성 요소입니다.

광자 회로는 이미 존재하지만 훨씬 더 크고 XNUMX차원적입니다. 결정적으로, 기존 도파관에서 광자라고 하는 빛의 입자는 항상 도파관 내부에 둘러싸여 이동합니다.

과학자들은 이 시스템에서 유리 결정이 실제로 광자 자체보다 얇기 때문에 광자의 일부가 실제로 이동하면서 결정 밖으로 튀어나온다고 설명했습니다.

여행 가방을 공항 주변으로 보내기 위해 튜브를 만드는 것과 컨베이어 벨트 위에 가방을 놓는 것의 차이와 비슷합니다. 컨베이어 벨트를 사용하면 여행 가방이 공중으로 열리므로 도중에 쉽게 확인하고 조정할 수 있습니다. 이 접근 방식을 사용하면 렌즈나 프리즘으로 빛을 쉽게 이동할 수 있으므로 유리 결정으로 복잡한 장치를 훨씬 쉽게 만들 수 있습니다.

광자는 또한 도중에 조건에 대한 정보를 경험할 수 있습니다. 밖에 눈이 내리는지 확인하기 위해 야외에서 들어오는 여행 가방을 확인하는 것을 생각해 보십시오. 마찬가지로 과학자들은 이러한 도파관을 사용하여 미세한 수준에서 센서를 만드는 것을 상상할 수 있습니다.

"예를 들어 액체 샘플이 있고 특정 분자가 존재하는지 감지하고 싶다고 가정해 보겠습니다."라고 Park은 설명했습니다. "이 도파관이 샘플을 통해 이동하도록 설계할 수 있으며 해당 분자의 존재가 빛의 행동 방식을 변경합니다."

과학자들은 또한 더 많은 작은 장치를 동일한 칩 영역에 통합하기 위해 적층할 수 있는 매우 얇은 광자 회로를 구축하는 데 관심이 있습니다. 그들이 이 실험에 사용한 유리 결정은 이황화몰리브덴이었지만 원리는 다른 재료에도 적용되어야 합니다.

이론 과학자들은 이러한 행동이 존재해야 한다고 예측했지만 실제로 실험실에서 이를 깨닫는 데는 몇 년이 걸렸다고 과학자들은 말했습니다.

“완전히 새로운 분야에 발을 들이고 있었기 때문에 정말 어렵지만 만족스러운 문제였습니다. 그래서 우리가 필요한 모든 것은 재료를 키우는 것부터 빛이 어떻게 움직이는지 측정하는 것까지 스스로 고안해야 했습니다.”라고 논문의 공동 제XNUMX저자인 대학원생 홍한유가 말했습니다.

이명재(이전 UChicago 박사후 연구원, 현 서울대학교 교수)는 이 논문의 또 다른 공동 저자였습니다. 박사 후 연구원 Jaehyung Yu, Fauzia Mujid(PhD'22, 현재 Ecolab), 대학원생 Andrew Ye와 Ce Liang도 이 논문의 저자였습니다.

과학자들은 시카고 대학교 재료 연구 과학 및 엔지니어링 센터, Pritzker Nanofabrication Facility의 제조 시설 및 Cornell 재료 연구 센터를 사용했습니다.

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연락처 :
메러디스 데이비스
시카고 대학

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