សម្ភារៈមេតាថ្មី៖ ពន្លឺក្រោមការគ្រប់គ្រង

របាយការណ៍ជាច្រើនអំពី "រូបធាតុ" (នៅក្នុងសញ្ញាសម្រង់ ពីព្រោះនិយមន័យកំពុងចាប់ផ្តើមព្រិល) ធ្វើឱ្យយើងគិតថាពួកវាស្ទើរតែជាលំពែងសម្រាប់បញ្ហា ការឈឺចាប់ និងដែនកំណត់ទាំងអស់ដែលពិភពបច្ចេកវិទ្យាទំនើបប្រឈមមុខ។ គំនិតគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បំផុតនាពេលថ្មីៗនេះទាក់ទងនឹងកុំព្យូទ័រអុបទិក និងការពិតនិម្មិត។

ក្នុងទំនាក់ទំនង កុំព្យូទ័រសម្មតិកម្មនៃអនាគតឧទាហរណ៍រួមមានការសិក្សាដោយអ្នកឯកទេសមកពីសាកលវិទ្យាល័យ TAU របស់អ៊ីស្រាអែលនៅទីក្រុង Tel Aviv ។ ពួកគេកំពុងរចនាវត្ថុណាណូពហុស្រទាប់ ដែលគួរប្រើដើម្បីបង្កើតកុំព្យូទ័រអុបទិក។ នៅក្នុងវេន អ្នកស្រាវជ្រាវមកពីវិទ្យាស្ថានស្វ៊ីស Paul Scherrer បានសាងសង់សារធាតុបីដំណាក់កាលពីមេដែកខ្នាតតូចមួយពាន់លានដែលមានសមត្ថភាព ក្លែងធ្វើរដ្ឋសរុបចំនួនបីដោយភាពស្រដៀងគ្នាជាមួយទឹក។

តើវាអាចប្រើសម្រាប់អ្វី? ជនជាតិអ៊ីស្រាអែលចង់សាងសង់។ ជនជាតិស្វីសនិយាយអំពីការបញ្ជូនទិន្នន័យ និងការកត់ត្រា ក៏ដូចជា spintronics ជាទូទៅ។

វត្ថុធាតុមេតាបីដំណាក់កាលធ្វើពីមេដែកតូច ដែលធ្វើត្រាប់តាមស្ថានភាពទឹកទាំងបី។

Photons តាមតម្រូវការ

ការស្រាវជ្រាវដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៅមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Lawrence Berkeley នៅនាយកដ្ឋានថាមពលអាចនាំទៅរកការអភិវឌ្ឍន៍កុំព្យូទ័រអុបទិកដោយផ្អែកលើវត្ថុធាតុមេតា។ ពួកគេស្នើឱ្យបង្កើតក្របខ័ណ្ឌឡាស៊ែរមួយប្រភេទ ដែលអាចចាប់យកកញ្ចប់អាតូមមួយចំនួននៅកន្លែងជាក់លាក់មួយ បង្កើតការរចនាយ៉ាងតឹងរ៉ឹង និងគ្រប់គ្រង។ រចនាសម្ព័ន្ធពន្លឺ. វាប្រហាក់ប្រហែលនឹងគ្រីស្តាល់ធម្មជាតិ។ ជាមួយនឹងភាពខុសគ្នាមួយ - វាស្ទើរតែល្អឥតខ្ចោះគ្មានពិការភាពណាមួយត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅក្នុងវត្ថុធាតុដើមធម្មជាតិ។

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជឿថា ពួកគេមិនត្រឹមតែអាចគ្រប់គ្រងទីតាំងនៃក្រុមអាតូមនៅក្នុង "គ្រីស្តាល់ពន្លឺ" របស់ពួកគេបានយ៉ាងតឹងរ៉ឹងប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងមានឥទ្ធិពលយ៉ាងសកម្មដល់អាកប្បកិរិយារបស់អាតូមនីមួយៗដោយប្រើឡាស៊ែរមួយផ្សេងទៀត (នៅជិតជួរអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ)។ ឧទាហរណ៍ ពួកវានឹងធ្វើឱ្យពួកវាបញ្ចេញថាមពលជាក់លាក់មួយ - សូម្បីតែហ្វូតុងតែមួយ ដែលនៅពេលដកចេញពីកន្លែងមួយនៅក្នុងគ្រីស្តាល់ អាចធ្វើសកម្មភាពលើអាតូមដែលជាប់នៅក្នុងមួយទៀត។ វានឹងក្លាយជាប្រភេទនៃការផ្លាស់ប្តូរព័ត៌មានដ៏សាមញ្ញមួយ។

សមត្ថភាពក្នុងការបញ្ចេញ photon យ៉ាងឆាប់រហ័សក្នុងលក្ខណៈគ្រប់គ្រងមួយ ហើយផ្ទេរវាដោយការបាត់បង់តិចតួចពីអាតូមមួយទៅអាតូមមួយទៀត គឺជាជំហានដំណើរការព័ត៌មានដ៏សំខាន់មួយសម្រាប់ការគណនា Quantum ។ មនុស្សម្នាក់អាចស្រមៃដោយប្រើអារេទាំងមូលនៃ photons ដែលត្រូវបានគ្រប់គ្រងដើម្បីអនុវត្តការគណនាដ៏ស្មុគស្មាញ - លឿនជាងការប្រើកុំព្យូទ័រទំនើប។ អាតូមដែលបានបង្កប់នៅក្នុងគ្រីស្តាល់សិប្បនិម្មិតក៏អាចលោតពីកន្លែងមួយទៅកន្លែងមួយទៀតផងដែរ។ ក្នុងករណីនេះ ពួកគេខ្លួនឯងនឹងក្លាយជាអ្នកបញ្ជូនព័ត៌មាននៅក្នុងកុំព្យូទ័រ quantum ឬអាចបង្កើត quantum sensor ។

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានរកឃើញថា អាតូម rubidium គឺល្អសម្រាប់គោលបំណងរបស់វា។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អាតូម barium កាល់ស្យូម ឬ Cesium ក៏អាចត្រូវបានចាប់យកដោយគ្រីស្តាល់ឡាស៊ែរសិប្បនិម្មិតផងដែរ ព្រោះវាមានកម្រិតថាមពលស្រដៀងគ្នា។ ដើម្បីបង្កើតសារធាតុមេតាណុលដែលបានស្នើឡើងនៅក្នុងការពិសោធន៍ជាក់ស្តែង ក្រុមស្រាវជ្រាវនឹងត្រូវចាប់យកអាតូមមួយចំនួននៅក្នុងបន្ទះគ្រីស្តាល់សិប្បនិម្មិត ហើយរក្សាពួកវានៅទីនោះ សូម្បីតែនៅពេលដែលរំភើបនឹងរដ្ឋថាមពលខ្ពស់ក៏ដោយ។

ការពិតនិម្មិតដោយគ្មានពិការភាពអុបទិក

Metamaterials អាច​រក​ឃើញ​កម្មវិធី​ដែល​មាន​ប្រយោជន៍​នៅ​ក្នុង​តំបន់​ដែល​កំពុង​អភិវឌ្ឍ​នៃ​បច្ចេកវិទ្យា​ផ្សេង​ទៀត - ។ ការពិតនិម្មិតមានដែនកំណត់ខុសៗគ្នាជាច្រើន។ ភាពមិនល្អឥតខ្ចោះនៃអុបទិកដែលគេស្គាល់យើងដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់។ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការកសាងប្រព័ន្ធអុបទិកដ៏ល្អឥតខ្ចោះ ព្រោះវាតែងតែមានអ្វីដែលហៅថា aberrations i.e. ការបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយរលកបណ្តាលមកពីកត្តាផ្សេងៗ។ យើងដឹងពីភាពមិនប្រក្រតីនៃរាងស្វ៊ែរ និងក្រូម៉ាទិក, astigmatism, សន្លប់ និងជាច្រើន ផលប៉ះពាល់អវិជ្ជមានជាច្រើនទៀតនៃអុបទិក។ អ្នក​ណា​ដែល​បាន​ប្រើ​សំណុំ​ការពិត​និម្មិត​ត្រូវតែ​បាន​ដោះស្រាយ​ជាមួយ​នឹង​បាតុភូត​ទាំងនេះ។ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការរចនា VR optics ដែលមានទម្ងន់ស្រាល ផលិតរូបភាពដែលមានគុណភាពខ្ពស់ មិនមានឥន្ទធនូដែលអាចមើលឃើញ (ភាពមិនប្រក្រតីនៃពណ៌) ផ្តល់នូវទិដ្ឋភាពធំទូលាយ និងមានតម្លៃថោក។ នេះគ្រាន់តែជារឿងមិនពិត។

នោះហើយជាមូលហេតុដែលក្រុមហ៊ុនផលិតឧបករណ៍ VR Oculus និង HTC ប្រើអ្វីដែលហៅថាកញ្ចក់ Fresnel ។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកទទួលបានទម្ងន់តិចគួរឱ្យកត់សម្គាល់ លុបបំបាត់ភាពមិនប្រក្រតីនៃពណ៌ និងទទួលបានតម្លៃទាប (សម្ភារៈសម្រាប់ផលិតកញ្ចក់បែបនេះមានតម្លៃថោក)។ ជាអកុសល ចិញ្ចៀនចំណាំងផ្លាតបណ្តាលឱ្យ w កញ្ចក់ Fresnel ការធ្លាក់ចុះយ៉ាងសំខាន់នៃកម្រិតពណ៌ និងការបង្កើតពន្លឺ centrifugal ដែលគួរឱ្យកត់សម្គាល់ជាពិសេសនៅកន្លែងដែលមានកម្រិតពណ៌ខ្ពស់ (ផ្ទៃខាងក្រោយខ្មៅ) ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយថ្មីៗនេះអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមកពីសាកលវិទ្យាល័យ Harvard ដែលដឹកនាំដោយ Federico Capasso បានគ្រប់គ្រងការអភិវឌ្ឍន៍ កញ្ចក់ស្តើង និងសំប៉ែត ដោយប្រើលោហៈធាតុ. ស្រទាប់ nanostructure នៅលើកញ្ចក់គឺស្តើងជាងសក់មនុស្ស (0,002 mm)។ វាមិនត្រឹមតែមិនមានគុណវិបត្តិធម្មតាប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាថែមទាំងផ្តល់នូវគុណភាពរូបភាពល្អប្រសើរជាងប្រព័ន្ធអុបទិកដែលមានតម្លៃថ្លៃទៀតផង។

កញ្ចក់ Capasso មិនដូចកញ្ចក់ប៉ោងធម្មតាដែលពត់ និងខ្ចាត់ខ្ចាយពន្លឺទេ ផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈសម្បត្តិនៃរលកពន្លឺ ដោយសាររចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូទស្សន៍ដែលលេចចេញពីផ្ទៃ ដែលដាក់នៅលើកញ្ចក់រ៉ែថ្មខៀវ។ ជើងទម្រនីមួយៗ ឆ្លុះពន្លឺខុសៗគ្នា ដោយផ្លាស់ប្តូរទិសដៅរបស់វា។ ដូច្នេះ វាមានសារៈសំខាន់ណាស់ក្នុងការចែកចាយនូវរចនាសម្ព័ន្ធណាណូ (លំនាំ) យ៉ាងត្រឹមត្រូវ ដែលត្រូវបានរចនាឡើងដោយកុំព្យូទ័រ និងផលិតដោយប្រើវិធីសាស្ត្រស្រដៀងនឹងប្រព័ន្ធដំណើរការកុំព្យូទ័រ។ នេះមានន័យថា កញ្ចក់ប្រភេទនេះអាចផលិតនៅក្នុងរោងចក្រដូចពីមុន ដោយប្រើដំណើរការផលិតដែលគេស្គាល់។ ទីតានីញ៉ូម ឌីអុកស៊ីត ត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការបាញ់ទឹក។

វាគឺមានតំលៃនិយាយអំពីដំណោះស្រាយច្នៃប្រឌិតថ្មីមួយទៀតនៃ "មេតាអុបទិក" ។ ជាតិមេតាប៉ូលីស hyperlensesថតនៅសាកលវិទ្យាល័យអាមេរិចនៅ Buffalo ។ កំណែដំបូងនៃ hyperlenses ត្រូវបានផលិតពីប្រាក់ និងសម្ភារៈ dielectric ប៉ុន្តែពួកវាដំណើរការតែក្នុងជួររលកចម្ងាយតូចចង្អៀតប៉ុណ្ណោះ។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ Buffalo បានប្រើការរៀបចំផ្ចិតនៃកំណាត់មាសនៅក្នុងប្រអប់ thermoplastic ។ វាដំណើរការក្នុងជួររលកពន្លឺដែលអាចមើលឃើញ។ អ្នកស្រាវជ្រាវបង្ហាញពីការកើនឡើងនៃដំណោះស្រាយដែលជាលទ្ធផលនៃដំណោះស្រាយថ្មីដោយប្រើ endoscope វេជ្ជសាស្រ្តជាឧទាហរណ៍មួយ។ ជាធម្មតាវាទទួលស្គាល់វត្ថុរហូតដល់ 10 nanometers ហើយបន្ទាប់ពីដំឡើង hyperlenses វា "ទម្លាក់" ចុះមកត្រឹម 250 nanometers។ ការរចនាបានយកឈ្នះលើបញ្ហានៃភាពខុសគ្នា ដែលជាបាតុភូតដែលកាត់បន្ថយការដោះស្រាយប្រព័ន្ធអុបទិកយ៉ាងសំខាន់ - ជំនួសឱ្យការបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយរលក ពួកគេត្រូវបានបំលែងទៅជារលកដែលអាចកត់ត្រានៅក្នុងឧបករណ៍អុបទិកជាបន្តបន្ទាប់។

យោងតាមការបោះពុម្ភផ្សាយនៅក្នុង Nature Communications វិធីសាស្ត្រនេះអាចត្រូវបានប្រើក្នុងវិស័យជាច្រើន ចាប់ពីថ្នាំរហូតដល់ការសង្កេតម៉ូលេគុលតែមួយ។ វាជាការសមស្របក្នុងការរង់ចាំឧបករណ៍បេតុងដោយផ្អែកលើវត្ថុធាតុមេតា។ ប្រហែលជាពួកគេនឹងអនុញ្ញាតឱ្យការពិតនិម្មិតដើម្បីសម្រេចបាននូវភាពជោគជ័យពិតប្រាកដ។ សម្រាប់ "កុំព្យូទ័រអុបទិក" ទាំងនេះនៅតែជាអនាគតដ៏ឆ្ងាយ និងមិនច្បាស់លាស់។ ទោះ​បី​ជា​យ៉ាង​ណា​ក៏​គ្មាន​អ្វី​អាច​ប្រកែក​បាន​ដែរ...