của Đại học Quốc gia Úc
Hợp nhất các BIC trong cấu trúc có kích thước hữu hạn. a Tính toán phân bố trường Hz tại a = 573 nm trong miền kích thước hữu hạn với N = 15. N là số lỗ khí dọc theo phương thẳng đứng (hoặc nằm ngang). b Các phân bố điện tích tôpô tính bằng FT (Hz) tại thời điểm trước khi hợp nhất (trái), trước khi hợp nhất (giữa) và hợp nhất (phải). FT biểu thị phép biến đổi Fourier trong không gian. Vòng tròn màu trắng 7 ° cho biết mức tối thiểu của trường đầu tiên. c Sơ đồ minh họa sự mất mát bức xạ trong ba trường hợp tương ứng với b. d Hệ số bức xạ được tính toán, được định nghĩa là | FT (Hz) / Q | , cho a = 568, 573, 576 và 578 nm. Vùng tối lớn nhất thu được ở bước sóng trước hợp nhất là a = 573 nm. e Các giá trị của hệ số bức xạ nghịch đảo được vẽ dưới dạng hàm của hằng số mạng cho N = 15 (đen) và N = 21 (tím). Đường gạch ngang màu đỏ thẳng đứng biểu thị điểm hợp nhất trong miền kích thước vô hạn. f Hệ số bức xạ Q đối với N = 15 dưới dạng hàm của hằng số mạng, được tính bằng mô phỏng FDTD. Tín dụng: DOI: 10.1038 / s41467-021-24502-0
Các nhà vật lý tại Đại học Quốc gia Úc (ANU) đã phát triển các tia laser cực nhỏ cực mạnh, thậm chí còn nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng mà chúng tạo ra.
Cái được gọi là 'nanolasers' có rất nhiều mục đích sử dụng trong y tế, phẫu thuật, công nghiệp và quân sự, bao gồm mọi thứ, từ tẩy lông đến máy in laser và giám sát ban đêm.
Theo giáo sư Yuri Kivshar, trưởng nhóm nghiên cứu, các nanolasers do nhóm của ông phát triển hứa hẹn thậm chí còn mạnh hơn các tia laser hiện có, cho phép chúng hữu ích trong các thiết bị quy mô nhỏ hơn.
Ông nói: “Chúng cũng có thể được tích hợp trên một con chip.”
"Ví dụ, chúng có thể được gắn trực tiếp trên đầu sợi quang để làm sáng hoặc hoạt động trên một điểm cụ thể bên trong cơ thể người.”
"Công nghệ này sử dụng ánh sáng laser thay vì điện tử, một cách tiếp cận được gọi là quang tử. Thật thú vị khi thấy điều này có thể được thực hiện trong các thiết bị thực tế hàng ngày, như điện thoại di động."
Nhóm của Giáo sư Kivshar đã sử dụng một thủ thuật thông minh để sửa đổi các tia laze thông thường, theo truyền thống bao gồm một số dạng thiết bị khuếch đại ánh sáng được đặt giữa hai tấm gương. Khi ánh sáng phản xạ qua lại giữa hai gương, nó ngày càng sáng hơn.
Thay vì các tấm gương, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một thiết bị hoạt động giống như tai nghe khử tiếng ồn "từ trong ra ngoài" và có tác dụng giữ năng lượng và ngăn không cho nó thoát ra ngoài. Năng lượng ánh sáng bị mắc kẹt tích tụ thành một tia laser mạnh mẽ, có hình dạng tốt.
Thủ thuật này vượt qua một thách thức nổi tiếng của nanolasers - rò rỉ năng lượng.
Để chế tạo tia laser, nhóm nghiên cứu đã hợp tác với Giáo sư Hong-Gyu Park và nhóm của ông tại Đại học Hàn Quốc.
Các nhà nghiên cứu cho biết hiệu quả của thiết bị này rất cao - chỉ cần một lượng nhỏ năng lượng để bắt đầu chiếu tia laser - với ngưỡng thấp hơn khoảng 50 lần so với bất kỳ tia nanolaser và tia hẹp nào được báo cáo trước đây.
Giáo sư Kivshar cho biết tia laser mới được xây dựng dựa trên một khám phá cơ học lượng tử được thực hiện gần 100 năm trước.
“Giải pháp toán học này được Wigner và von Neumann công bố vào năm 1929, trong một bài báo có vẻ rất kỳ lạ vào thời điểm đó - nó đã không được giải thích trong nhiều năm,” Giáo sư Kivshar nói.
"Giờ đây, khám phá 100 năm tuổi này đang thúc đẩy công nghệ của ngày mai."
Nghiên cứu được báo cáo trên Nature Communications