Nano boyutlu nesneleri taşımak için kullanılan ışık rezonatörleri

Anonim

Nano boyutlu nesneleri taşımak için kullanılan ışık rezonatörleri

Bilim

Dario Borghino

20 Kasım 2009

Cornell'de geliştirilen nanoscale rezonatörler, MEMS ve MOMS sistemlerinde önemli ilerlemelere yol açarak küçük parçacıklar üzerinde nispeten güçlü kuvvetler uygulayabilir.

Cornell Üniversitesi'nden bilim adamları, artık nesneleri hareket ettirmek için tek bir milwatt gücü taşıyan bir ışık huzmesi kullanabiliyorlar ve hatta silisyumun optik özelliklerini opometrikden saydamlığa şeffaf bir şekilde değiştirebiliyorlar. Böyle bir gelişme, mikro-elektromekanik (MEMS) ve mikro-optomekanik (MOMS) sistemlerinin geleceği için çok yararlı olabilir.

Diğer herhangi bir elektromanyetik dalgada olduğu gibi, ışık potansiyel enerjide küçük fakat periyodik tepeler ve vadiler oluşturan dikey yönlerde salınan bir elektrik ve manyetik alanın bir birleşimi olarak tanımlanabilir. Bu salınımlar, büyük nesneleri etkilemek için yeterli değildir; Bununla birlikte, yeterince küçük bir ölçekte, dalga tarafından çarpılan parçacıklar "vadiler " yönünde kaymaya ve bir yüzeye eşit olarak dağılma eğilimindedir. Bu, optik ve daha yakın zamanda, önceden tanımlanmış bir şekilde küçük damlacıkları desenlemek için ses cımbızları tarafından sömürülen ilkedir.

Bununla birlikte, nano ölçekli bir nesneyi hareket ettirmek, başka bir şey ise geometrisini ve optik özelliklerini değiştirmek için yeterince güçlü bir ışınla vurmaktır, bu da daha yüksek enerji seviyeleri gerektirir. Konuyu ele almak için Cornell araştırmacıları, çevresi kullanılan ışığın dalga boyunun bir katı olan iki "halka rezonatör", "dairesel dalga kılavuzları yarattılar ve yüksek güçler uygulamak için halkalardan geçen ışık ışınları arasındaki ilişkiyi sömürdüler. küçük enerji seviyeleri mümkün.

İki dalga kılavuzu üç mikron genişliğinde, bir mikron aralıklı ve sadece 190 nanometre kalınlığındadır. Uygun bir frekanstaki ışık halkalara girdiğinde, dalga kılavuzları ya içinden geçen ışınların fazda olup olmadığına (bir ışındaki bir tepe noktasının tepe noktası diğerinde bir tepe noktasına karşılık gelir) ya da faz dışı olmasına bağlı olarak birbirlerini güçlü bir şekilde çeker ya da püskürtmektedir.

İtme olayı, MEMS, hareketli parçalara sahip mikro elektromekanik sistemlerde yararlı olabilir; burada, silikon bileşenlerinin birbirine çok yakın yapışması eğilimi ile henüz çözülmemiş bir problem ortaya çıkar. Rezonatörlerin ürettiği itme kuvveti, başka bir deyişle, bu bileşenleri birbirinden ayırabilir ve bunları sistemin verimliliğini arttırarak istenen optimal mesafede tutabilir. MOMS veya mikro-optomekanik sistemler, belirli bir optik dalga boyu için ayarlanabilir filtreler yaratmak için ekibin araştırmalarından da yararlanabilir.

Araştırma, Nature dergisinin gelecek baskısında yer alacak. Bu çalışma Ulusal Bilim Vakfı ve Cornell Nano Ölçekli Sistemler Merkezi tarafından desteklenmektedir.

Cornell'de geliştirilen nanoscale rezonatörler, MEMS ve MOMS sistemlerinde önemli ilerlemelere yol açarak küçük parçacıklar üzerinde nispeten güçlü kuvvetler uygulayabilir.