Юный техник, 2007 № 02 - [8]
С помощью компьютерного моделирования ученые выяснили, что если по такому кристаллу ударить определенным образом или возбудить в его окрестностях ударные волны, то они воздействуют на кристаллическую решетку. Кристалл, который обычно пропускает, например, красный свет и отражает зеленый, может стать прозрачным для зеленого света и отражать красный.
Более того, исследователи установили, что фотонный кристалл можно спроектировать таким образом, что фронт ударной волны будет отражать входящий световой поток. В итоге свет многократно переотразится от деформированной и недеформированной частей кристалла, воспроизводя эффект «зеркальной комнаты». Причем после каждого отражения из-за эффекта Доплера свет будет менять свою частоту. При этом если направление движения ударной волны и света совпадает, то частота луча снижается, но возрастает, если движение обеих составляющих направлено навстречу друг другу.
Физики МТИ провели компьютерное моделирование фотонного кристалла (фото внизу).
В итоге примерно после 10 000 отражений, на что уходит около 0,1 наносекунды, свет может, например, из красного стать голубым. Или из видимого диапазона сместиться в инфракрасный. Изменяя кристаллическую структуру, можно заранее точно установить, излучение какой частоты войдет в кристалл и каким оно оттуда выйдет. Можно даже сжать излучение широкого диапазона в узкий пучок. «Иным образом этого не сделаешь, — говорит Джоаннопулос. — Обычные цветовые фильтры просто пропускают одни частоты и отражают другие. Поэтому значительная часть энергии теряется».
Сейчас исследователи и их коллеги из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса работают над тем, чтобы продемонстрировать новый эффект на практике. Например, они хотят возбудить в кристалле ударные волны, буквально… обстреливая его пулями. Еще один вариант — возбудить в кристалле акустические волны.
Именно этот вариант ливерморские физики намерены использовать для создания лазеров с очень широким диапазоном.
Химик Майкл Сэйлор из Университета штата Калифорния в Сан-Диего, разработавший гибкие фотонные кристаллы, подчеркивает, что новая технология позволит не только создавать более эффективные осветительные лампы и солнечные батареи. Она способна еще увеличить пропускную способность оптоволоконных линий связи, а также построить эффективные преобразователи тепла в свет и обратно.
Кроме того, как полагают некоторые исследователи, фотонные кристаллы могут пригодиться в шоу-бизнесе для получения искусственных радуг и прочих световых эффектов, изготовления проекционных телевизоров и дисплеев нового поколения, информационных табло и многих других приборов. Ведь по существу исследования этих чудо-кристаллов только начинаются.
1. Фотонный кристалл прозрачен для красного света, но отражает все более высокие частоты.
2. Ударная волна движется сквозь кристалл навстречу свету. Часть кристалла, которая сжимается под действием ударной волны, становится прозрачной для зеленого света и не пропускает более низкие частоты.
3. Отражаясь от фронта ударной волны, благодаря эффекту Доплера красное световое излучение смещается вверх по частоте. После многократных отражений частота возрастает настолько, что излучение покидает кристалл сквозь деформированную ударной волной область.
МОЖЕТ ЛИ СВЕТ БЫТЬ… ЖИДКИМ?
Испанский физик Хумберто Мичинел из университета города Виго столкнулся с удивительным явлением — он обнаружил капельки… света, пишет журнал «P.M.».
Исследователь проводил опыты с лазером, замедляя его лучи с помощью специально подобранных материалов. Моделируя происходящее на компьютере, ученый рассекал замедленные лучи лазера на отдельные импульсы, длившиеся несколько миллисекунд. Оказалось, что эти пучки света начинают принимать форму капель, да и вообще ведут себя как жидкость: они обладают поверхностным натяжением; лопаются, как капли воды, встречая препятствие.
До сих пор, с физической точки зрения, это считалось невозможным. Да, свет обладает не только волновыми, но и корпускулярными свойствами, например, оказывает давление. Но разве может свет превращаться в твердое вещество или жидкость, если он состоит не из атомов, а из фотонов? Тем не менее, в моделях Мичинела заманчиво кружились капельки света.
Конечно, экран дисплея — не лабораторная установка. Сделанные выводы нужно подтвердить экспериментами. Если свет и впрямь можно превращать в отдельные капли, то они найдут применение в оптическом компьютере. Причем подобные машины будут работать намного быстрее традиционных.
У СОРОКИ НА ХВОСТЕ
КТО ГОДИТСЯ В ТАНЦОРЫ? Недавно израильские ученые установили, что профессиональных танцовщиков отличают от других людей два гена, связанных с работой нейрогормонов. Как полагает психолог Ричард Эпштейн из Шейнфельдовского центра генетических исследований человека в общественных науках при Еврейском университете, эти гены вовлечены в передачу информации между нервными клетками. Первый регулирует уровень серотонина — вещества, которое в народе называют «гормоном чувств». А второй отвечает за выработку вазопрессина, который способствует особой выразительности движений.
