(PhysOrg.com) -- I ricercatori di ingegneria hanno utilizzato un raggio di luce molto piccolo con appena 1 milliwatt di potenza per spostare una struttura di silicio fino a 12 nanometri.

Con un po' di leva, I ricercatori della Cornell hanno utilizzato un raggio di luce molto piccolo con appena 1 milliwatt di potenza per spostare una struttura di silicio fino a 12 nanometri. È sufficiente per cambiare completamente le proprietà ottiche della struttura da opaco a trasparente, hanno riferito.

La tecnologia potrebbe avere applicazioni nella progettazione di sistemi microelettromeccanici (MEMS) - dispositivi su scala nanometrica con parti mobili - e sistemi micro-optomeccanici (MOMS) che combinano parti mobili con circuiti fotonici, disse Michal Lipson, professore associato di ingegneria elettrica e informatica.

La ricerca del ricercatore post-dottorato Gustavo Wiederhecker, Chen lungo, dottorato di ricerca '09, Alessandro Gondarenko, dottorato di ricerca '10, e Lipson appare nell'edizione online della rivista Natura e apparirà in una prossima edizione cartacea.

La luce può essere pensata come un flusso di particelle in grado di esercitare una forza su qualunque cosa colpiscano. Il sole non ti butta a terra perché la forza è molto piccola, ma su scala nanometrica può essere significativo. "La sfida è che sono necessarie grandi forze ottiche per cambiare la geometria delle strutture fotoniche, "Ha spiegato Lipson.

Ma i ricercatori sono stati in grado di ridurre la forza richiesta creando due risonatori ad anello - guide d'onda circolari la cui circonferenza è abbinata a un multiplo della lunghezza d'onda della luce utilizzata - e sfruttando l'accoppiamento tra fasci di luce che viaggiano attraverso i due anelli.

Un raggio di luce è costituito da campi elettrici e magnetici oscillanti, e questi campi possono attirare oggetti vicini, un equivalente microscopico del modo in cui l'elettricità statica sui vestiti attira la lanugine. Questo fenomeno viene sfruttato nelle "pinzette ottiche" utilizzate dai fisici per intrappolare piccoli oggetti. Le forze tendono a tirare qualsiasi cosa sul bordo della trave verso il centro.

Quando la luce viaggia attraverso una guida d'onda la cui sezione trasversale è inferiore alla sua lunghezza d'onda, parte della luce si riversa, e con essa la forza attrattiva. Quindi guide d'onda parallele ravvicinate, ciascuno portando un raggio di luce, si avvicinano ancora di più, un po' come due rivoli d'acqua piovana sul vetro di una finestra che si toccano e sono tirati insieme dalla tensione superficiale.

I ricercatori hanno creato una struttura composta da due sottili, anelli piatti in nitruro di silicio di circa 30 micron (milionesimi di metro) di diametro montati uno sopra l'altro e collegati ad un piedistallo da sottili raggi. Pensa a due ruote di bicicletta su un albero verticale, ma ognuno con solo quattro sottili, raggi flessibili. Le guide d'onda ad anello sono larghe tre micron e spesse 190 nanometri (nm -- miliardesimi di metro), e gli anelli sono distanziati di 1 micron.

Quando la luce ad una frequenza di risonanza degli anelli, in questo caso luce infrarossa a 1533,5 nm, viene alimentato negli anelli, la forza tra gli anelli è sufficiente per deformare gli anelli fino a 12 nm, che i ricercatori hanno dimostrato essere sufficiente per cambiare altre risonanze e accendere e spegnere altri raggi di luce che viaggiano attraverso gli anelli. Quando la luce in entrambi gli anelli è in fase - i picchi e le valli dell'onda corrispondono - i due anelli vengono uniti. Quando è fuori fase vengono respinti. Quest'ultimo fenomeno potrebbe essere utile nei MEMS, dove un problema in corso è che le parti in silicone tendono ad aderire insieme, ha detto Lipson.

Un'applicazione nei circuiti fotonici potrebbe essere quella di creare un filtro sintonizzabile per far passare una particolare lunghezza d'onda ottica, Wiederhecker ha suggerito.

Fornito dalla Cornell University (notizie:web)