Los Investigadores de Cornell Utilizan el Haz de Luz Muy Minúsculo Para Mover la Estructura del Silicio hasta 12 Nanómetros

Published on November 16, 2009 at 6:18 PM

Con un dígito binario de la acción de una palanca, los investigadores de Cornell han utilizado un haz de luz muy minúsculo con tan poco como de 1 milivatio una potencia de mover una estructura del silicio hasta 12 nanómetros. Ése es suficiente para cambiar totalmente las propiedades ópticas de la estructura de opaco a transparente, señalaron.

Micrográfo de electrón de la Exploración de dos finos, de anillos planos del nitruro de silicio, cada 190 nanómetros densamente y montado millonésimos de un contador separado. La Luz se introduce en los resonadores del anillo del guía de ondas derecho en la derecha. Bajo condiciones apropiadas las fuerzas ópticas entre los dos anillos son suficientes para doblar los rayos finos y para tirar de los anillos hacia una otros, cambiando sus resonancias bastante para actuar como interruptor óptico. Grupo de Cornell Nanophotonics

La tecnología podía tener aplicaciones en el diseño de sistemas microelectromecánicos (MEMS) -- dispositivos del nanoscale con las piezas móviles -- y los sistemas micros-optomechanical (MOMS) que combinan piezas móviles con los circuitos fotónicos, dijeron a Michal Lipson, profesor adjunto de eléctrico y ingeniería informática.

La investigación del investigador postdoctoral Gustavo Wiederhecker, Chen Largo Ph.D. '09, Alexander Gondarenko Ph.D. '10 y Lipson aparece en la edición en línea de la Naturaleza del gorrón y aparecerá en una edición próxima de la huella.

La Luz se puede pensar en como secuencia de las partículas en las cuales puede ejercer una fuerza sea cual sea él pulso. El sol no le golpea de sus pies porque la fuerza es muy pequeña, pero en el nanoscale puede ser importante. “El reto es que las fuerzas ópticas grandes están requeridas para cambiar la geometría de estructuras fotónicas,” Lipson explicó.

Pero los investigadores podían reducir la fuerza requerida creando dos resonadores del anillo -- guías de ondas circulares cuya circunferencia se corresponde con a un múltiplo de la longitud de onda de la luz usada -- y explotando el acoplamiento entre los haces de luz que viajan a través de los dos anillos.

Un haz de luz consiste en oscilar eléctrico y campos magnéticos, y estos campos pueden tirar hacia adentro de los objetos próximos, un equivalente microscópico de la manera que la electricidad estática en la ropa atrae pelusa. Este fenómeno se explota en las “pinzas ópticas” usadas por los físicos para atrapar objetos minúsculos. Las fuerzas tienden a tirar cualquier cosa en el borde del haz hacia el centro.

Cuando la luz viaja a través de un guía de ondas cuyo corte transversal sea más pequeño que su longitud de onda algunos de los derramamientos pálidos encima, y con ella la fuerza atractiva. Los guías de ondas Tan paralelos se cierran juntos, cada uno que lleva un haz luminoso, se drenan incluso más cerca, bastante como dos secuencias de agua de lluvia en un cristal que toquen y sean agrupadas por la tensión de superficie.

Los investigadores crearon una estructura dos que consistían en finos, los anillos planos del nitruro de silicio cerca de 30 micrones (millionths de un contador) de diámetro montaron uno encima del otro y conectaron con un zócalo por los rayos finos. Piense en dos ruedas de bicicleta en un árbol vertical, pero cada uno con solamente cuatro finos, rayos flexibles. Los guías de ondas del anillo son tres nanómetros amplios y 190 de los micrones (nanómetro -- los billionths de un contador) densamente, y los anillos se espacian 1 micrón aparte.

Cuando la luz en una frecuencia resonante de los anillos, en este caso luz infrarroja en 1533,5 nanómetro, se introduce en los anillos, la fuerza entre los anillos es suficiente para deformar los anillos por hasta 12 nanómetro, que los investigadores mostrados eran suficientes para cambiar otras resonancias y para cambiar otros haces luminosos que viajaban a través de los anillos por intervalos. Cuando la luz en ambos anillos es en fase -- los picos y las limas hoyas de la onda corresponden con -- los dos anillos se tiran juntos. Cuando es fuera de fase se repelen. El último fenómeno pudo ser útil en MEMS, donde está que un problema en curso las piezas del silicio tienden a adherir juntas, Lipson dijo.

Una aplicación en circuitos fotónicos pudo ser crear un filtro armonioso para pasar una longitud de onda óptica determinada, Wiederhecker sugirió.

El trabajo es utilizado por el National Science Foundation (NSF) y el Centro de Cornell para los Sistemas de Nanoscale. Los Dispositivos fueron fabricados en el Recurso de la Ciencia y de la Tecnología de Cornell Nanoscale, también utilizado por el NSF.

Last Update: 13. January 2012 10:51

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