Teadlased töötavad välja värvifiltrid, mis vastavad langeva valguse nurga alla

Riigikogu istung, 22. november 2018 (Juuli 2019).

Anonim

Kujutage ette miniatuurne seade, mis sulgeb teie maja iga ruumi, kus on elutuba vikerkaarivalgustuse jaoks erinev, ehk sinine magamistuba, roheline köök. Riikliku Standardi- ja Tehnikainstituudi (NIST) teadlaste juhitud meeskond on esmakordselt välja töötanud nanoskaala seadmeid, mis jagavad juhuslikku valget valgust oma värvivalmiduse suunda vastavatele värvidele või suunavad need värvid etteantud komplekti väljundnurgadest.

Mõõdetult vaadates on seade, mida tähistatakse suuna värvifiltrina, sarnaneb difraktsioonvõrega, lameda metallpinnaga, mis sisaldab paralleelset soonte või pilusid, mis jagunevad valgust erinevateks värvideks. Kuid erinevalt riivist ei sisalda läbipaistmatu metallkile läbimõõduga nanomeetri skaalasid korrapäraseid ega võrdseid vahemaid. Need on kas soontevahelised jooned või kontsentrilised ringid, mis erinevad vahedega, mis on palju väiksemad kui nähtava valguse lainepikkus. Need omadused vähendavad filtri suurust ja võimaldavad tal teha palju rohkem funktsioone kui resti saab.

Näiteks võib seadme mitte-ühtlane või aperioodiline võrk kohandada konkreetse valguse lainepikkuse saatmiseks soovitud asukohta. Filtril on mitu paljutõotavat rakendust, sealhulgas ekraanide vaheldumisi punaste, roheliste ja sinise värvipikslite loomine, päikeseenergia kogumine, sissetuleva valguse suuna tuvastamine ja filtrile paigaldatud ultrahelike katte paksuse mõõtmine.

Lisaks sisselaske valge valguse selektiivsele filtreerimisele lähtekoodi asukohast lähtuvalt saab filtri kasutada ka teisel viisil. Mõõtes värvide spektrit, mis läbivad filtrit, mis on kohandatud spetsiaalsete valguse konkreetsete lainepikkuste vältimiseks konkreetsetel nurkadel, saavad teadlased täpselt kindlaks määrata seadet mõjutava tundmatu valguse asukoha. See võib olla kriitiline, et teha kindlaks, kas see allikas on näiteks õhusõidukile suunatud laser.

"Meie suunafilter, mille aperioodiline arhitektuur, võib toimida mitmel viisil, mis põhimõtteliselt ei ole saavutatav sellise seadmega nagu riiv, millel on perioodiline struktuur, " ütles NIST füüsik Amit Agrawal. "Selle kohandatud seadmega suudame üheaegselt manipuleerida mitme lainepikkusega valgusega."

NIST ja Matthew Davis ning Wenqi Zhu ja Marylandi Ülikool koos Agrawali ja NIST-i füüsik Henri Lezec kirjeldasid oma tööd loodusteaduste viimases väljaandes. Töö tehti koostöös Siracusa ülikooliga ja Nanjingi ülikooliga Hiinas.

Suunavärvi filtri töö sõltub valgusfotonide sissetulevate osakeste ja metalli pinnal ujuvate elektronide merre. Selle metalli pinnal löövad fotonid tekitavad selle elektronmerega põrnikuid, tekitades spetsiaalset tüüpi kerge laine-plasmoni, millel on palju väiksem lainepikkus kui esialgne valgusallikas.

Aperiodiliste seadmete disain ja töö ei ole nii intuitiivsed kui otsekohesed kui nende perioodilised kolleegid. Siiski on Agrawal ja tema kolleegid välja töötanud nende seadmete projekteerimise lihtsa mudeli. Juhtkiri Matthew Davis selgitas: "see mudel võimaldab meil kiiresti prognoosida nende aperioodiliste disainide optilist vastust, ilma et oleks vaja aeganõudvat arvulist lähendamist, vähendades seeläbi oluliselt projekteerimise aega, et saaksime keskenduda seadme valmistamisele ja katsetamisele."

menu
menu