In un recente articolo pubblicato su Nature Materials, un team di ricerca, in collaborazione con il Professor Shuangan Zhang dell’Università di Hong Kong e il Professor Qing DAI del National Center for Nanoscience and Technology in Cina, propone una soluzione a un problema comune nel campo della nanofotonica, che si occupa dello studio della luce su una scala estremamente piccola.
I risultati descritti nell’articolo propongono un approccio multifrequenza sintetico (CFW) per risolvere la perdita ottica nella propagazione dei polaritoni.
Queste scoperte portano soluzioni pratiche, come dispositivi basati sulla luce più efficienti, che consentono un archiviazione e un’elaborazione dati più veloci e più compatte in dispositivi come sistemi informatici e dispositivi di archiviazione dati, oltre a migliorare l’accuratezza nei sensori, nelle tecniche di imaging e nei sistemi di sicurezza.
I polaritoni plasmoni di superficie e i polaritoni fononici presentano vantaggi come l’efficiente accumulo di energia, l’aumento del campo locale e l’elevata sensibilità, derivanti dalla loro capacità di concentrare la luce su una scala ridotta. Tuttavia, le loro applicazioni pratiche sono ostacolate dalla perdita Ohmica, che causa la dispersione dell’energia a contatto con materiali naturali.
Negli ultimi tre decenni, questa limitazione ha ostacolato i progressi nella nanofotonica, in particolare nel campo dei sensori, dell’imaging ad alta risoluzione e dei circuiti nanofotonici. Superare la perdita Ohmica migliorerebbe notevolmente le prestazioni dei dispositivi, consentendo lo sviluppo di tecnologie di sensori, imaging ad alta risoluzione e circuiti nanofotonici avanzati.
Il Professor Shuang Zhang, autore corrispondente, spiega l’obiettivo della ricerca: “Per affrontare la sfida della perdita ottica nelle applicazioni chiave, abbiamo presentato una soluzione pratica. Utilizzando un innovativo approccio sintetico di amplificazione delle onde complesse, possiamo ottenere prestazioni virtuali e compensare la perdita intrinseca nel sistema dei polaritoni. Per verificare questo approccio, l’abbiamo applicato alla propagazione dei polaritoni fononici e abbiamo osservato un significativo miglioramento nella propagazione dei polaritoni”.
“Abbiamo dimostrato l’efficacia del nostro approccio attraverso esperimenti con materiali polaritoni fononici come hBN e MoO3 nel range di frequenza ottica. Come previsto, abbiamo ottenuto distanze di propagazione quasi senza perdite, in accordo con le nostre previsioni teoriche”, aggiunge il dottor Fuxin Guan, primo autore dell’articolo e dottorando in Fisica all’Università di Hong Kong.
In questo lavoro, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo approccio multifrequenza per risolvere la perdita energetica nella propagazione dei polaritoni. Hanno utilizzato un particolare tipo di onda chiamata “onda complessa di frequenza” per ottenere prestazioni virtuali e compensare le perdite nel sistema ottico. A differenza di un’onda regolare, che mantiene una costante ampiezza o intensità nel tempo, un’onda complessa di frequenza presenta oscillazioni e amplificazioni simultanee. Questa caratteristica consente una rappresentazione più versatile del comportamento delle onde e consente di compensare la perdita di energia.
Mentre la frequenza è di solito considerata un numero reale, può anche avere una parte immaginaria. Questa parte immaginaria ci informa su come l’onda diventa più forte o più debole nel tempo. Le onde complesse di frequenza, con parti immaginarie negative (positive), si decadono (si amplificano) nel tempo. Tuttavia, misurare direttamente sotto l’influenza di stimoli di frequenza complessi in ottica è difficile perché richiede misurazioni complesse utilizzando porte temporali.
Per superare questo problema, i ricercatori hanno utilizzato uno strumento matematico chiamato Trasformata di Fourier per scomporre l’onda complessa di frequenza (CFW) in componenti individuali con frequenze individuali.
Similmente alla cucina, quando abbiamo bisogno di ingredienti specifici difficili da trovare, i ricercatori hanno adottato una idea simile. Hanno scomposto l’onda complessa di frequenza in componenti più semplici, come l’utilizzo di ingredienti alternativi in una ricetta. Ogni componente rappresentava un diverso aspetto dell’onda. È come creare un piatto delizioso utilizzando ingredienti sostitutivi per ottenere il gusto desiderato.
Misurando queste componenti a diverse frequenze e combinando i dati, i ricercatori hanno ricostruito il comportamento di un sistema illuminato da un’onda complessa di frequenza. Ciò li ha aiutati a comprendere e compensare la perdita di energia. Questo approccio semplifica notevolmente l’applicazione pratica del CFW in vari settori, inclusa la propagazione dei polaritoni e l’imaging ad alta risoluzione.
Attraverso misurazioni ottiche a diverse frequenze reali con un intervallo costante, è possibile ottenere la propagazione costruita.
L’ultimo articolo pubblicato su Nature Materials presenta una soluzione al problema della perdita ottica nel campo della nanofotonica. Queste scoperte propongono un approccio multifrequenza sintetico (CFW) per risolvere la perdita ottica nella propagazione dei polaritoni. I polaritoni plasmoni di superficie e i polaritoni fononici presentano molti vantaggi, ma la loro applicazione pratica è ostacolata dalla perdita Ohmica. Negli ultimi tre decenni, queste limitazioni hanno ostacolato i progressi nella nanofotonica, ma questa scoperta potrebbe migliorare le prestazioni dei dispositivi come sensori, sistemi di imaging e circuiti nanofotonici. I ricercatori hanno sviluppato un approccio multifrequenza che utilizza un’onda di frequenza complessa (CFW) per compensare le perdite nel sistema ottico. Hanno utilizzato la Trasformata di Fourier per scomporre l’onda complessa di frequenza in componenti con frequenze individuali. Misurando queste componenti, i ricercatori possono comprendere e compensare la perdita di energia. Questo approccio ha un grande potenziale in vari settori, come la propagazione dei polaritoni e l’imaging ad alta risoluzione.
Definizioni:
1. Nanofotonica: Il campo scientifico che studia la luce su una scala estremamente piccola, a livello nanometrico.
2. Polaritoni: Quasiparticelle formate dalla combinazione di fononi (vibrazioni della griglia cristallina) e fotoni (particelle di luce).
3. Perdita ottica: La perdita di energia luminosa a contatto con materiali naturali.
4. Perdita Ohmica: Generazione di calore causata dal flusso di corrente elettrica attraverso la resistenza di un materiale.
5. Approccio multifrequenza: Un metodo che utilizza onde complesse composte da diverse frequenze per raggiungere un obiettivo specifico, come compensare la perdita ottica in tali sistemi.
Link suggeriti correlati:
– Nature Materials (la homepage della rivista dove è possibile trovare ulteriori informazioni sui nanomateriali e sulla nanotecnologia)
– Articolo pubblicato su Nature Materials (collegamento diretto all’articolo, richiede una sottoscrizione o l’accesso alla versione integrale dell’articolo)
The source of the article is from the blog karacasanime.com.ve