I ricercatori della Chalmers University of Technology hanno scoperto perché esiste un limite di velocità alla velocità con cui le proprietà della luce possono essere modificate con l'aiuto di materiali appositamente progettati. Questa nuova comprensione può indicare la via da seguire per la prossima generazione di elettronica di consumo, come orologi intelligenti, schermi e occhiali. Credito:Sophie Viaene e Vincent Ginis
I limiti di velocità non si applicano solo al traffico. Ci sono anche limitazioni al controllo della luce, negli switch ottici per il traffico internet, Per esempio. I fisici della Chalmers University of Technology ora capiscono perché non è possibile aumentare la velocità oltre un certo limite e conoscono le circostanze in cui è meglio optare per un percorso diverso.
La luce e altre onde elettromagnetiche svolgono un ruolo cruciale in quasi tutta l'elettronica moderna, per esempio nei nostri telefoni cellulari. Negli ultimi anni i ricercatori hanno sviluppato materiali speciali artificiali, noti come metamateriali optomeccanici, che superano i limiti insiti nei materiali naturali, per controllare le proprietà della luce con un alto grado di precisione.
Per esempio, i cosiddetti interruttori ottici vengono utilizzati per modificare il colore o l'intensità della luce. Nel traffico Internet questi switch possono essere accesi e spenti fino a 100 miliardi di volte in un solo secondo. Ma oltre a ciò la velocità non può essere ulteriormente aumentata. Anche questi materiali speciali unici sono soggetti a questo limite.
"I ricercatori avevano grandi speranze di raggiungere velocità sempre più elevate negli interruttori ottici sviluppando ulteriormente metamateriali optomeccanici. Ora sappiamo perché questi materiali non sono riusciti a superare la tecnologia esistente nel traffico Internet e nelle reti di comunicazione mobile, "dice Sophie Viaene, un ricercatore di nanofotonica presso il Dipartimento di Fisica di Chalmers.
I ricercatori di Chalmers Sophie Viaene e Philippe Tassin hanno recentemente pubblicato i risultati della loro ricerca sulla nanofotonica nella rispettata rivista Lettere di revisione fisica . Hanno determinato quale direzione prendere nella loro area di ricerca. Credito:Mia Halleröd Palmgren/ Chalmers University of Technology
Per scoprire perché ci sono limiti di velocità e cosa significano, Viaene è uscita dal campo dell'ottica e ha analizzato il fenomeno usando quella che viene definita dinamica non lineare nella sua tesi di dottorato. La conclusione a cui è giunta è che è necessario scegliere un percorso diverso per aggirare i limiti di velocità:invece di controllare un'intera superficie in una volta, l'interazione con la luce può essere controllata in modo più efficiente manipolando una particella alla volta. Un altro modo per risolvere il problema è consentire al materiale speciale di rimanere in movimento costante a velocità costante e misurare le variazioni di questo movimento.
Ma Viaene e il suo supervisore, Professore Associato Philippe Tassin, diciamo che il limite di velocità non rappresenta un problema per tutte le applicazioni. Non è necessario modificare le proprietà della luce a velocità così elevate per schermi e vari tipi di display. Quindi c'è un grande potenziale per l'uso di questi materiali speciali qui, poiché sono sottili e possono essere flessibili.
I loro risultati hanno determinato la direzione che i ricercatori dovrebbero prendere in quest'area di ricerca, e l'articolo scientifico è stato recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista Lettere di revisione fisica . Il percorso è ora aperto per gli orologi sempre più intelligenti, schermi e occhiali del futuro.
"Il limite di velocità di commutazione non è un problema nelle applicazioni in cui vediamo la luce, perché i nostri occhi non reagiscono così rapidamente. Vediamo un grande potenziale per i metamateriali optomeccanici nello sviluppo di sottili, gadget flessibili per la tecnologia di visualizzazione interattiva, "dice Tassino, professore associato presso il Dipartimento di Fisica di Chalmers.
