Исследователями разработана квазикристаллическая структура, генерирующая световые мини-вихри, которые способны переносить огромные объемы данных. Она сформирована из металлических наночастиц, точно расположенных для генерации любого типа вихрей — через взаимодействие с пучком света в электрическом поле. Если применять данную структуру к оптическим волокнам, то она будет транслировать в 8-16 раз больше информации, нежели существующие системы.
Передача информации базируется в основном на кодировании фотонных данных. Оптоволокно сегодня остаётся наиболее широко используемым материалом для этих целей. Но спрос на информационные мощности всё растет, что требует разработки более продуктивных систем, способных кодировать и передавать более масштабные объемы данных.
Учёные в последние годы изучают световые вихри как средство оптимизации фотонного транспорта информации. Целью подобных вихрей является манипуляция топологическими дефектами в свете, для контроля способа его отражения и информации, что он несет. Часть топологических дефектов образуется спонтанно, они широко распространены в природе. Другие возникают благодаря симметрии в структуре материалов при взаимодействии со светом. Что влияет на форму и композицию образующегося вихря.
Так, материалы со структурой в виде квадратов либо булыжников генерируют простые вихри, шестиугольные — двойные и так далее. Наиболее сложные вихревые образования нуждаются, как минимум, в восьмиугольных структурах. Но создание подобных вихрей, сложных для кодировки данных, остаётся серьезной проблемой.
Новой разработке команды из финского Университета Аалто удалось преодолеть эти сложности и генерировать вихри любого типа. «В нашем представлении квазикристалл находится на полпути между порядком и хаосом», — поясняют участники исследования, опубликованного в журнале Nature Communications.
Конструкция — это квазикристалл, что состоит из металлических наночастиц. Как и традиционные кристаллы, квазикристаллы обладают дискретным дифракционным спектром, но, в отличие от классических аналогов, их структура не периодическая. Для сформирования квазикристалла исследователи манипулировали 100 000 металлических наночастиц с диаметром не более одной сотой человеческого волоса. Их подвергли взаимодействию с пучком света в контролируемом электрическом поле.
Структура образованного так светового вихря сравнима с циклоном, в его центре которого расположен спокойный темный «глаз», который окружен кольцом яркого света, что состоит из потоков, направленных в разные стороны. Для определения оптимального расположения для продуцирования сложных вихрей, командой был применен контринтуитивный подход. Это определение точек, в которых частицы минимально взаимодействуют с электрическим полем.
В электрическом поле есть горячие точки сильных колебаний и точки, где оно почти отсутствует. Учёные ввели частицы в «мертвые» участки, что позволило деактивировать все остальное и выбрать поле с самыми подходящими свойствами.
Этот алгоритм дал возможность настраивать узоры для генерации сложных вихревых структур. Учёные поясняют, что их квазикристаллическая конструкция базируется на теории групп для выявления узлов электромагнитного поля, где плазмонные наночастицы располагаются для максимального усиления. Теорией групп называют методику расчетов, что применяют для прогноза типа деформации, которой может быть подвергнута структура материала.
Данные сложные вихри позволяют хранить огромные объемы информации в ограниченном пространстве. Их можно транспортировать по оптоволокну, а далее распаковывать. Так можно будет транспортировать в 8-16 раз больше информации, чем сейчас возможно.
Визуальные и звуковые впечатления в лесу снижают стресс различными способами
Виды и звуки леса могут снимать стресс по-разному: пребывание в лесу связано с более низким пульсом, а пение птиц — с более здоровой вариабельностью сердечного ритма. Результаты исследования опубликованы в…
Блуждающие чёрные дыры могут бродить по космосу, делясь историей родных галактик
Большинство людей никогда не забывают свой первый дом, неся с собой воспоминания о нём, путешествуя вместе с ним. Новые исследования предполагают, что это утверждение может быть верным и для блуждающих…
Хищник, известный как «адская свинья», обитал в Испании 30 миллионов лет назад
Повторное исследование ископаемых из Рокальяуры в Каталонии подтверждает, что около 30 миллионов лет назад на северо-востоке Испании обитали хищники, которых называли «адскими свиньями». Это было млекопитающее с массивными челюстями из…
Устойчивость РФ, "граната" для Киева и агрессия Европы. О чем президент Путин говорил на "Валдае"
Россия развивается несмотря на имеющиеся проблемы, ее экономика является здоровой и устойчивой, заявил президент РФ Владимир Путин на пленарной сессии XXIII заседания Международного дискуссионного клуба "Валдай". Он подчеркнул, что темпы…
Пострадавший, пожар в доме в Волгограде и 646 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы
Средства ПВО за ночь перехватили и уничтожили 646 украинских беспилотников над российскими регионами, а также акваториями Черного и Азовского морей. Об этом сообщили в Минобороны РФ. Украинские БПЛА пытались атаковать…
Поражен мост через Днепр в Киеве. Удары ВС РФ по объектам на Украине
ВС России продолжают наносить удары по объектам портовой, энергетической инфраструктуры Украины и морским судам, задействованным в интересах ВСУ. Об этом сообщили в Минобороны РФ. По данным ведомства, в Киеве был…
Главные угрозы современности требуют принятия сложных решений
Задачи, которые должна решать Россия в экономике и вопросах развития общества, не являются уникальны...
Ген человека, украденный поксвирусом, демонстрирует невиданное ранее поведение
Обнаруженный в поксвирусе человеческий ген демонстрирует поведение, ранее не наблюдавшееся генетикам...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".