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.
Bone Research: Выявлена новая причина хронической боли в спине
Хроническую боль в спине называют одной из главных причин инвалидности в мире. Причин много, ещё одну выявили сотрудники Медицинская школа Университета Джонса Хопкинса. Они установили, что такая боль может возникать…
В Эстонии обнаружено уникальное городище возрастом 2000 лет
Недавно обнаруженное в Эстонии городище возрастом 2000 лет переписывает историю благодаря своей уникальной системе крепостных стен. Археологи раскрывают историю недолговечного поселения, сформированного конфликтами, миграциями и древними легендами. Замечательное археологическое открытие…
Пчелы демонстрируют удивительную способность чувствовать ритм
Пчел вряд ли можно назвать самыми грациозными созданиями в природе. Но, как оказалось, они обладают удивительной способностью к ритму. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science, эти пушистые насекомые не только…
МО: за ночь над регионами России сбили 85 украинских БПЛА
Российские средства ПВО за ночь над регионами РФ и акваторией Черного моря перехватили и уничтожили 85 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами…
Один человек погиб и четверо пострадали при атаке дронов ВСУ на Таганрог
В Таганроге после воздушной атаки погиб человек, еще четверо ранены. Среди пострадавших есть иностранец, сообщил губернатор Ростовской области Юрий Слюсарь. "Воздушная атака на Ростовскую область сегодня ночью снова принесла трагические…
ФСБ: жителя Костромы приговорили к 20 годам колонии за госизмену
Военный суд приговорил к 20 годам лишения свободы 34-летнего жителя Костромы, который по заданию украинской террористической организации пытался устроиться на промышленное предприятие Костромской области. Об этом ТАСС сообщили в Центре…
Евросоюз из экономического перерождается в военный блок агрессивнее НАТО
ЕС становится для России хуже, чем НАТО, говорит зампред Совбеза Дмитрий Медведев. Он считает, что М...
На Кубе обнаружены окаменелости ихтиозавра юрского периода
В глубине известняковой пещеры на западе Кубы палеонтологи обнаружили самый полный из всех найденных...
Март - блины, апрель - куличи, май - шашлыки... и куда, скажите, мне втиснуть эту вашу диету?!
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)".