أصدرت من قبل

مقطع عرضي من ورقة مفردة شبكية على شكل قلب. المنطقة المظلمة الممتدة في الصورة المركزية هي المقطع العرضي للورقة المفردة. لم يتم تعريف الشبكة في ورقة المفرد. الائتمان: دانيال ليم / هارفارد تشيز

عندما نفكر في التكامل ، فإننا نميل إلى التفكير في المستقبل البعيد مع وجود ثقوب سوداء ضخمة في المجرات البعيدة أو الذكاء الاصطناعي الجامح ، لكن الوحدة تحيط بنا في كل مكان. النزاهة هي المكان الذي تكون فيه معلمات معينة غير محددة. على سبيل المثال ، يُطلق على القطبين الشمالي والجنوبي اسم متكامل لأنه ليس لديهم خط طول محدد.

تحدث التكامل البصري عادةً عندما لا يتم تحديد طور الضوء بطول موجة أو لون معين. تبدو هذه المناطق مظلمة تمامًا. اليوم ، يتم استكشاف بعض عمليات التكامل الضوئية ، بما في ذلك الدوامات الضوئية ، لاستخدامها في الاتصالات الضوئية ومعالجة الجسيمات ، لكن العلماء بدأوا في فهم إمكانات هذه الأنظمة. يبقى السؤال – هل يمكن استخدام الظلام كنور لخلق تقنيات قوية وجديدة؟

الآن ، هارفارد جون أ. طور الباحثون في كلية بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية (الجبن) طريقة جديدة للتحكم في التكامل البصري وتصميمه. بالإضافة إلى الخطوط المنحنية أو المستقيمة البسيطة ، يمكن استخدام هذه التقنية لهندسة تكامل العديد من الأشكال. لإثبات أسلوبهم ، ابتكر الباحثون ورقة مفردة على شكل قلب.

خصائص الاستقطاب

كما تم استخدام ممارسة هندسة التكامل لإنشاء تكاملات جذابة مثل ورقة الاستقطاب التفرد. هنا ، تتم مقارنة خصائص الاستقطاب لمجال الضوء المنظم للاختبار (مثل سمت الاستقطاب والزاوية الإهليلجية والشدة) بالتقديرات العددية. الائتمان: دانيال ليم / هارفارد تشيز

يقول فيديريكو كاباسو ، روبرت ل. قال والاس أستاذ الفيزياء التطبيقية وزميل باحث أول في الهندسة الكهربائية وكاتب أول للورقة. “لقد أظهرنا هندسة تكامل عند الطلب ، والتي تفتح مجموعة واسعة من الاحتمالات في مجموعة واسعة من المجالات ، من تقنيات الفحص المجهري فائقة الدقة إلى المحركات النووية والجسيمات الجديدة.”

READ  ناسا ، سبيس إكس 'اذهب' لإرسال طاقم 2 رواد فضاء إلى محطة الفضاء في يوم الأرض

تم نشر البحث اتصالات الطبيعة.

استخدم Kapaso وفريقه الواجهات المسطحة ذات الحشوات النانوية الدقيقة لتشكيل عمليات تكامل.

قال دانيال ليم ، طالب الدراسات العليا في SEAS والمحرر الأول للصحيفة: “إن السطح الخارق يميل الطول الموجي للضوء بدقة شديدة على السطح ، مما يخلق نمطًا متقطعًا من الضوء المنتشر الذي يخلق مناطق ممتدة من الظلام”. “يتيح لنا هذا الأسلوب تصميم المناطق المظلمة بشكل أكثر دقة مع تباين أكبر.”

Metasurface Nanophilors Nanopins

تم استخدام Metaserphs ، الأسطح ذات البنية النانوية ذات الأشكال النانوية (يسار) وأشكال النانو (على اليمين) ، بشكل تجريبي لاستشعار هياكل السلامة هذه. تُظهر الصورة أعلاه مجهرًا إلكترونيًا يمسح صورًا لهياكل نانوية لثاني أكسيد التيتانيوم ، والتي تم استخدامها لتشكيل الطول الموجي للضوء بدقة في تكوين الصفائح الفردية. الائتمان: دانيال ليم / هارفارد تشيز

يمكن استخدام التكامل الهندسي لالتقاط الذرات في المناطق المظلمة. يمكن أن تؤدي عمليات الدمج هذه أيضًا إلى تحسين التصوير فائق الدقة. على الرغم من أن الضوء لا يمكن أن يركز إلا على المناطق ذات نصف الطول الموجي (نطاق الاختلاف) ، فإن الظلام ليس له حدود للاختلاف ، مما يعني أنه يمكن توطينه بأي حجم. هذا يسمح للظلام بالتفاعل مع الجسيمات التي تزيد عن أطوال موجية أقصر بكثير من الأطوال الموجية للضوء. يمكن استخدامه لتوفير معلومات ليس فقط عن حجم وشكل الجسيمات ولكن أيضًا عن اتجاهها.

يمكن تمديد التكامل المحفور إلى أنواع أخرى من الموجات خارج موجات الضوء.

قال ليم: “يمكنك هندسة المناطق الميتة على موجات الراديو أو المناطق الهادئة على الموجات الصوتية”. “يشير هذا البحث إلى إمكانية تشكيل التضاريس المعقدة في فيزياء الموجات بخلاف البصريات ، من حزم الإلكترون إلى الصوتيات.”

READ  كيف ينمي المشي الدماغ

ملحوظة: قريباً Wei Daniel Lim، Jun-Su Park، Marina L. ميرتسكا ، أحمد ح. دورا وفيدريكو كاباسو ، 7 يوليو 2021 ، “أوراق فردية للمرحلة الهندسية والقطبية” اتصالات الطبيعة.
DOI: 10.1038 / s41467-021-24493-y

يستكشف مكتب تطوير التكنولوجيا بجامعة هارفارد إمكانية تأمين وتسويق الملكية الفكرية المتعلقة بالمشروع.

تم إجراء البحث بواسطة Jun-Su Park، Marina L. ميرتسكا وأحمد هـ. شارك في كتابته درة. تم دعم ذلك من قبل مكتب البحث العلمي في سلاح الجو بموجب الجائزة رقم FA9550- 19-1-0135 ومكتب الأبحاث البحرية (ONR) بموجب الجائزة رقم N00014-20-1-2450.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here