Bộ cộng hưởng ánh sáng được sử dụng để di chuyển các vật thể có kích thước nano

Anonim

Bộ cộng hưởng ánh sáng được sử dụng để di chuyển các vật thể có kích thước nano

Khoa học

Dario Borghino

Ngày 20 tháng 11 năm 2009

Các bộ cộng hưởng nano được phát triển tại Cornell có thể tác dụng lực tương đối mạnh lên các hạt nhỏ, dẫn đường cho những tiến bộ quan trọng trong các hệ thống MEMS và MOMS

Các nhà khoa học tại Đại học Cornell báo cáo giờ đây họ có thể sử dụng một chùm ánh sáng mang theo một milliwatt năng lượng để di chuyển các vật thể và thậm chí thay đổi tính chất quang học của silicon từ mờ đục sang trong suốt ở quy mô nano. Một tiến bộ như vậy có thể chứng minh rất hữu ích cho tương lai của các hệ thống cơ điện tử (MEMS) và vi cơ điện tử (MOMS).

Giống như bất kỳ sóng điện từ nào khác, ánh sáng có thể được đặc trưng là sự kết hợp của điện và từ trường dao động theo hướng vuông góc tạo thành các đỉnh và thung lũng nhỏ nhưng định kỳ trong năng lượng tiềm năng. Những dao động này không đủ để ảnh hưởng đến các vật thể lớn; Tuy nhiên, ở quy mô đủ nhỏ, các hạt bị sóng đánh có xu hướng trượt về phía "thung lũng " và phân bố đều trên một bề mặt. Đây là nguyên tắc được khai thác bằng quang học và gần đây hơn là nhíp âm thanh để tạo ra các giọt nhỏ theo cách được xác định trước.

Tuy nhiên, điều quan trọng là phải di chuyển một vật thể có kích thước nano, nhưng một vật khác để đánh nó với chùm tia đủ mạnh để thay đổi các đặc tính hình học và quang học của nó, đòi hỏi mức năng lượng cao hơn nhiều. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu của Cornell đã tạo ra hai bộ cộng hưởng vòng, "ống dẫn sóng tròn có chu vi là bội số của bước sóng ánh sáng được sử dụng và khai thác mối quan hệ giữa các chùm ánh sáng truyền qua các vòng để tạo ra lực cao với mức năng lượng nhỏ có thể.

Hai ống dẫn sóng rộng ba micron, cách nhau một micron và chỉ dày 190 nanomet. Khi ánh sáng ở tần số thích hợp đi vào các vòng, các ống dẫn sóng sẽ hút hoặc đẩy mạnh lẫn nhau tùy thuộc vào việc các chùm tia đi qua chúng có cùng pha hay không (nghĩa là một cực đại trong một chùm tương ứng với một cực đại khác) hay lệch pha.

Hiện tượng lực đẩy có thể hữu ích trong MEMS, các hệ thống cơ điện tử với các bộ phận chuyển động, trong đó một vấn đề chưa được giải quyết được đặt ra bởi xu hướng các thành phần silicon dính quá gần nhau. Nói cách khác, lực đẩy được tạo ra bởi các bộ cộng hưởng có thể tách rời các thành phần này và giữ chúng ở khoảng cách tối ưu mong muốn, tăng hiệu quả của hệ thống. MOMS, hoặc các hệ thống cơ điện tử vi mô, cũng có thể được hưởng lợi từ nghiên cứu của nhóm để tạo ra các bộ lọc có thể điều chỉnh cho bước sóng quang cụ thể.

Nghiên cứu này sẽ xuất hiện trong một ấn bản sắp tới của tạp chí Nature . Công trình được hỗ trợ bởi Quỹ khoa học quốc gia và Trung tâm Cornell cho các hệ thống nano.

Các bộ cộng hưởng nano được phát triển tại Cornell có thể tác dụng lực tương đối mạnh lên các hạt nhỏ, dẫn đường cho những tiến bộ quan trọng trong các hệ thống MEMS và MOMS