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変形の光学は根本的な前進の多くで案内するかもしれません

Published on October 17, 2008 at 9:56 AM

変形の光学と呼出される新しい研究フィールドは不可視性のマントを含む根本的な前進の多くでナノテクノロジーおよび 「metamaterials 利用によっておよび超強力な顕微鏡およびコンピュータ案内するかもしれません」。の

これらは変形の光学と呼出される新しいフィールドの 4 つの潜在的なアプリケーションを描写する数値シミュレーションの写実的な表示です。 右回りに左上からあって下さい: 光学に覆うことのためのデザイン; ライト。 信用: ジャーナル科学の礼儀

Einstein の一般相対性理論の理論のそれらに類似した数学主義を適用するフィールドはジャーナル科学の金曜日 (10 月 17 日) 出版されるべき記事で記述されます。 記事はマガジンの見通しセクションで出、 Vladimir Shalaev、 Purdue の電気およびコンピューター工学のロバートおよびアン Burnett 教授によって書かれていました。

可能な進歩のリストは不可視性のマントを含んでいます; プロセス情報に電気信号の代りにライトを使用する家電およびコンピュータ; 時間を計るより強力および DNA 小さい目的を見ることできる光学顕微鏡 10 を作ることができる 「平面の hyperlens」; 高度センサー; そしてより効率的なソーラーコレクタ。

「変形光学処理する新しい方法であり、すべての間隔の制御ライト、マクロからの nanoscale への、およびライトの科学のための新しい範例を表します」はと Shalaev は言いました。 「変形の光学のための基礎の開発を助けた初期の作品があったがフィールドはセント・アンドリュースの大学の帝国大学、ロンドンおよびスコットランドおよび協力者に Ulf Leonhardt のによってジョン Pendry ペーパーのおかげもあってだけ最近確立されました」。

現在の光学技術は、ライトの効率的な制御のために、コンポーネントがライトの波長のサイズより小さい場合もないので限られています。 変形の光学は材料の新しいクラスを使用してこのナノメーターのスケールを含むすべてのスケールのライト、かメートルの billionths を導き、制御できる限定、か metamaterials を回避します。

「metamaterials の後ろの全考え」は Shalaev 言いました人工的な原子、ライトの波長自体より小さいとメタ原子から設計され、設計される材料を作成することです。 「最もエキサイティングなアプリケーションの 1 つそれ自身のまわりでライトを曲げることができる電磁石のマント類似して石のまわりの水の流れに、します見えない中隠れるようにマントおよび目的を両方」。は

彼のグループからの Shalaev そして研究者 - 博士課程の学生 Wenshan CAI および Uday K. Chettiar および主な研究の科学者アレキサンダー V. Kildishev スペクトルの目に見える範囲で光学覆う装置を作成することの方にの… - は 2007 ステップを踏みました。 理論的設計は中央スポークから曲げます、円形のヘア・ブラシに外側に射出する使用し、小さい針のアレイを覆われる目的のまわりでライトを類似しています。

変形の光学のための数学同等化は重力がスペースおよび時間をどのように歪めるか Einstein のの理論の後ろの数学に類似しています記述する一般相対性理論、と、 Shalaev 言いました。

「相対性がスペースおよび時間の曲げられた性質を示す一方、私達はライトのためのスペースを曲げられる設計してもいく、これをするエンジニアの小さい装置」と彼は言いました。 「それを見えないするために目的のまわりでライトを曲げることに加えてちょうど反対をすることができます - 太陽エネルギーアプリケーションで日光の収集に使用するかもしれない領域のライトを集中して下さい。 従って、一般相対性理論は変形の光学に基づいていくつかの新しい光学装置の実用的な使用を見つけるかもしれません」。

metamaterials はまたエンジニアが今半導体工業に直面する障害を克服することを可能にするかもしれません: 技術が限界に達しているのでより速いコンピュータ・チップを作ることはますます困難になっています。 しかしプロセス情報への電気信号の代りのライトを使用してコンピュータは速くたくさんの時のより慣習的なコンピュータです。 そのような 「光通信の」コンピュータは metamaterials からなされた特別なトランジスターサイズの光学要素を含んでいます。

変形の光学はまたエンジニアが徹底的に光学顕微鏡の力そして解像度を改善する 「平面の拡大の hyperlens」を設計し、構築することを可能にすることができます。

「Hyperlens おそらく最もエキサイティングであり、今までの有望な metamaterial アプリケーション」はと Shalaev は言いました。 「プリンストンで Evgenii Narimanov およびおよび協力者ペンシルバニア大学でネーダー Engheta が独自に提案した最初の hyperlens は形で円柱でした。 しかし変形の光学は慣習的な顕微鏡にちょうど可能この平らな hyperlens を単に追加し、事を 10 時の小さいより今見ることができるので重要である平面形式の hyperlens を可能にします。 ライトの波長より集中し、実際に今見るには単に余りにも小さい」。 DNA のような分子小さい、 nanoscale に、大いにウイルスをおよび他の目的を見ることができます

hyperlens は論理上レンズを通るように画像の良い細部を送信するライトの部分の損失を補正します。 科学者が 「かすかなライト呼出す復元」とこの無くなったライトができたらレンズおよびイメージ投射システムは改良されてもよい。 間隔と弱まらないが、伝播し続けます変換しますようにそのような hyperlens 画像を拡大し、このかすかなライトを。

実際のところない何かを作成する向こうギリシャ人の平均のメタ、従ってターム metamaterial 平均。

自然な材料とは違って、 metamaterials は 「屈折率を」に減らせますより少しにより 1 かより少しによりゼロ。 屈折は別のものに 1 つの材料から渡ると電磁波が、ライトを含んで、曲がると同時に発生します。 それにより水のガラスに置かれる棒が曲がっているとき外側から見られてようであると行われる橋脚棒水効果を引き起こします。 各材料に材料かを通っている間こと特定材料曲げ、光速が減速するかどの位定義するか軽いどの位記述する自身の屈折指標があります。

自然な材料に普通大きい屈折率がより 1 あります。 しかし Metamaterials は多分変えさせます覆うことを可能にする、また他が進めると、 Shalaev 言いました屈折率に 1 からのからゼロことができます。

彼は研究者が変形の光学を使用してプロトタイプを、 5 年以内の最初の平面の hyperlenses のような、構築するかもしれないことを推定しました。

Last Update: 14. January 2012 13:57

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