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.
Ученые предложили новую версию образования Средиземного моря
Исследователи долгое время считали, что 5 миллионов лет назад внезапное масштабное наводнение затопило засушливое, засоленное Средиземное море. Оказалось, что этого, вероятно, не произошло, но драматических событий всё равно было предостаточно.…
Марсоход «Персеверанс» обнаружил доказательства, что Марс был тропическим раем
Недавнее исследование показало, что миллиарды лет назад Марс был теплым и влажным. Этот вывод противоречит другой теории, согласно которой эта эпоха была преимущественно холодной и ледяной. Результат имеет значение для…
В Венесуэле обнаружены новые петроглифы, дающие представление о древней культуре
Недавно обнаруженные наскальные рисунки в венесуэльском штате Монагас описываются как потенциально одни из старейших известных образцов наскального искусства в стране, возраст которых оценивается от 4000 до 8000 лет. Петроглифы, украшенные…
МО: за ночь над Россией сбили 77 украинских БПЛА
Силы ПВО в течение ночи уничтожили и перехватили 77 украинских БПЛА над регионами России, сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО перехвачены и уничтожены 77 украинских…
Багин: в Удмуртии при атаке БПЛА пострадали 11 человек
При ночной атаке беспилотников ВСУ на Удмуртию пострадали 11 человек. Об этом сообщил министр здравоохранения республики Сергей Багин. "С травмами различной степени тяжести госпитализировано трое - два пациента в состоянии…
Верховный суд США признал введение пошлин Трампа превышением полномочий президента
Верховный суд США признал превышением полномочий введение администрацией президента Дональда Трампа импортных пошлин против других стран под предлогом закона о чрезвычайном положении. Таким образом, Верховный суд поддержал вердикт нижестоящей инстанции.…
Европейские избиратели отказываются финансировать подготовку «войны с Россией»
Генералитет стран ЕС и Великобритании заявляет о необходимости «сложных решений», которые скажутся в...
Замороженные бактерии, которым 5000 лет, оказались устойчивы к антибиотикам
Бактерии тысячи лет скрывались под горами Румынии, запертые в подземной ледяной пещере, которая тихо...
Когда вам покажется, что вы не справитесь, вспомните, что вы из поколения, которое писало сочинения на три страницы. Из головы! Ручкой на большой перемене!
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)".