Светлое будущее: новый материал бьет рекорды

Лазерный луч, проходящий через минеральный кальцит, расщепляется из-за свойства, называемого двулучепреломлением. Исследователи сделали новый материал, имеющий более высокое двойное лучепреломление, чем любое вещество на Земле. Фото: Сэм Миллион-Уивер.

Поместите кусок прозрачного минерала, называемого исландским лонжероном, поверх изображения, и вы внезапно увидите двойное благодаря явлению, называемому двойной рефракцией - результат оптической анизотропии материала. Помимо простой хитрости, материалы с оптической анизотропией жизненно важны для различных устройств, таких как лазеры, ЖК-экраны, линзовые фильтры или микроскопы.

Михаил Кац (справа) и Джад Салман (слева) держат образец светоделимого минерального кальцита. Фото: Сэм Миллион-Уивер.

Теперь группа ученых и инженеров во главе с Университетом Висконсин-Мэдисон и Университетом Южной Калифорнии создала кристалл, который имеет более высокую степень оптической анизотропии, чем все другие твердые вещества на земле - особенно для света в инфракрасной области спектр. Они описали новый материал в статья опубликована 18 июня 2018 г. в исследовательском журнале Фотоника природы ,

«Оптическая анизотропия огромна, что делает материал перспективным для различных областей применения оптики», - говорит Михаил Кац , доцент электротехника и вычислительная техника в UW-Madison и один из старших авторов на бумаге.

Одним из особенно многообещающих применений для нового кристалла может быть визуализация и другие виды дистанционного зондирования с использованием окна прозрачности в средней инфракрасной области спектра - особенно важного диапазона длин волн, которые проникают в атмосферу Земли.

«Этот класс материалов и этот подход имеют большой потенциал», - говорит Джаякант Равичандран, доцент кафедры химической инженерии и материаловедения и электротехники-электрофизики в ОСК, а также старший автор. «Мы разработали материал, сделали его и увидели огромный эффект».

Новый кристалл имеет примерно в 10 раз большее оптическое двулучепреломление - показатель анизотропии - для среднего инфракрасного света, чем когда-либо измерялось ранее. Эта впечатляющая способность расщеплять свет происходит от уникальной молекулярной структуры, состоящей из длинных цепочек атомов, расположенных в параллельных рядах.

Кальцит расщепляет свет благодаря свойству, называемому двулучепреломлением, вызывая двойное изображение. Фото: Сэм Миллион-Уивер.

Используя передовые вычислительные методы, исследователи тщательно отбирали ряды атомов, точно выращивали их в лаборатории и тщательно изучали их - совместная работа исследователей из множества учреждений с различным опытом.

«Это большой успех для совместной науки», - говорит Катс, который руководил оптическими измерениями вместе с профессором Хан Вангом из USC Electrical Engineering, в то время как Равичандран синтезировал материал. «Широкий спектр знаний и возможностей в нашей команде позволил этот прорыв».

Оптическая анизотропия - это тенденция некоторых материалов по-разному изменять прохождение света через них в зависимости от того, как движутся лучи. Свет замедляется на предсказуемые величины, когда он проходит через разные материалы, поэтому лучи изгибаются, когда они переходят между воздухом и такими веществами, как вода или стекло.

Этот изгиб света называется преломлением, и это часть того, что придает алмазам их блеск.

Световые волны в одном и том же луче, проходящие через материал с оптической анизотропией, будут более или менее замедляться в зависимости от свойства, называемого поляризацией - мерой направления, в котором вибрируют волны.

Человеческие глаза не могут видеть поляризацию сами по себе, но способность изменять вибрационную ориентацию света необходима для ЖК-экранов, 3D-фильмов, лазеров и линзовых фильтров. Большинство устройств, которые изменяют поляризацию света, полагаются на материалы с оптической анизотропией.

Новый материал также может быть полезен для сбора фотоэлектрических элементов или светодиодов. В будущем исследователи планируют изучить другие свойства нового материала, поскольку они также работают над разработкой стратегий его синтеза в больших количествах.

Ученые подают патент на материал через USC и Исследовательский фонд выпускников штата Висконсин в UW-Madison. Среди других сотрудников были ученые из Университета Миссури и Исследовательской лаборатории ВВС на авиабазе Райт-Паттерсон.

Работу поддержали Управление научных исследований ВВС (FA9550-16-1-0335 и FA9550-15RXCOR198), Энергетическое содружество Фонда Линк, Управление военно-морских исследований (N00014-16-1-2556), Исследовательская армия. Офис (W911NF-16-1-0435), Национальный научный фонд (ECCS-1653870), Министерство энергетики, фундаментальные энергетические науки через EFRC S3TEC (DE-SC0001299 / DE-FG02-09ER46577), Министерство энергетики ( DE-FG02–07ER46376) и использовал оборудование Центра электронной микроскопии и микроанализа при Университете Южной Калифорнии и Института материаловедения Ирвин при Калифорнийском университете, Ирвин.

В более ранней версии этого поста говорилось, что двойное лучепреломление нового кристалла в 50-100 раз больше, чем у любого другого материала. Текст был обновлен с правильным значением.

Автор: Сэм Миллион-Уивер

Похожие

Новый Audi TT появляется с техничным поворотом
ЖЕНЕВА - Привлекательная и дорогая маленькая Audi TT работает как игрушка выходного дня для состоятельных людей или симптомов кризиса среднего возраста, спортивного автомобиля, который обычно находится вне досягаемости среднестатистического попутчика. Эта ниша должна работать хорошо для Audi, однако, так как TT TT 2015 года, представленный на автосалоне в Женеве, держит линию на этой формуле. Смотря на богатство техников, кажется, что Audi добавляет существенный технический поворот к новому
Новый Volkswagen Crafter скоро в Польше - смотрите фотографии
Volkswagen Crafter выпускается с 2006 года. Это полуприцеп Mercedes Sprinter. Обе линии популярных поставщиков создаются на одной фабрике. Теперь пришло время для модернизации VW Crafter. Новый Volkswagen Crafter - посмотреть фото Больше всего изменился дизайн автомобиля
Разрушение: новый iPad - это «кошмар ремонта»
В частности, удаление батареи оказывается проблемой благодаря склеиванию. С новым iPad в шестом поколении яблоко новое начало в образовательном бизнесе, где вы становитесь жесткими с Google и Microsoft. Цена со скидкой и поддержка ручного ввода наряду с новыми программными функциями для класса должны стать альтернативой дешевым ноутбукам с Windows и Chromebook.
Что такое лямбда-зонд?
Opti-Flow - новый стандарт управления солнечной установкой
Функция Opti-Flow включена в стандарт Контроллер G425-P02 представляет первое на рынке запатентованное Hewalex инновационное решение - автоматическое регулирование и оптимизацию расхода теплоносителя в солнечной установке. Использование контроллера с функцией Opti-Flow решающим образом упрощает и сокращает пусконаладочные работы установки, а также повышает эффективность работы.
Volkswagen Touareg 3.0 TDI
Новый Volkswagen Touareg хорошо подготовлен к конкуренции с внедорожниками премиум-класса. Это так хорошо, что опасно приближаться к Ауди. Помимо первого года, Touareg никогда не был бестселлером. В последние годы его продажи в Европе не сильно отличались от результатов Porsche Cayenne и были значительно ниже Audi Q7. С момента своего дебюта в 2002 году, Touareg играет значительную имиджевую роль - это флагманский корабль марки Volkswagen, когда-то похожий на лимузин Phaeton, теперь
Какой поводок для собаки купить?
При выборе поводка для питомца стоит подумать о вашем решении. Комфорт вашей и вашей собаки зависит от типа и качества поводка. Вы знаете, что такое ринг-ап? Несколько вопросов перед покупкой Предложение поводка настолько велико, что каждый владелец (и собака) найдет что-то для себя. От самых простых, однотонных классических поводков, до украшенных модными узорами или кристаллами Сваровски - выбирать по цвету.

Комментарии

Хотите увидеть новый?
Хотите увидеть новый? Около Гэвин Шихан Гэвин был пожизненным фанатом, который может поболтать с вами о комиксах, телевидении, видеоиграх и даже про реслинге. Он также может научить вас играть в шахматы Star Trek, быть милосердием в
Какой материал больше соответствует моим потребностям?
Какой материал больше соответствует моим потребностям? Какой у меня размер? Расслабьтесь, мы поможем вам пройти каждый этап поиска идеальных шагов. Даже если на данный момент вы не знаете точного ответа на любой из вышеперечисленных вопросов - все сразу станет вам понятно! 1. На какой поверхности я буду играть? Поэтому мы выбираем ту подошву, которая идеально подходит для обуви.

Что такое лямбда-зонд?
Вы знаете, что такое ринг-ап?
Хотите увидеть новый?
Какой материал больше соответствует моим потребностям?
Какой у меня размер?
1. На какой поверхности я буду играть?