Светлинни резонатори, използвани за преместване на наноразмерни обекти

Anonim

Светлинни резонатори, използвани за преместване на наноразмерни обекти

наука

Дарио Боргино

20 ноември 2009 г.

Резонаторите на наномащаба, разработени в Cornell, могат да упражняват сравнително силни сили върху малки частици, водещи до важни подобрения в системите MEMS и MOMS

Учените от Университета Корнел съобщават, че сега могат да използват светлинен лъч, носещ една милиута мощност, за да преместят обекти и дори да променят оптичните свойства на силиций от непрозрачни до прозрачни в нанометричен мащаб. Такъв напредък може да се окаже много полезен за бъдещето на микро-електромеханичните (MEMS) и микрооптико-механичните (MOMS) системи.

Както при всяка друга електромагнитна вълна, светлината може да се характеризира като съединяване на електрическо и магнитно поле, което се движи в перпендикулярни посоки, които образуват малки, но периодични върхове и долини в потенциалната енергия. Тези колебания не са достатъчни, за да повлияят на масивните обекти; на достатъчно малък мащаб, частиците, които са засегнати от вълната, са склонни да се плъзгат към "долините" и да се разпределят равномерно на повърхността. Това е принципът, използван от оптични и по-скоро здрави пинсети, за да моделират малки капчици по предварително определен начин.

Обаче е да се премести наномащабен обект, но друг да го удари с лъч достатъчно силен, за да промени геометрията и оптичните си свойства, което изисква много по-високи енергийни нива. За да се справят с проблема, изследователите на Корнел създадоха два "кръгови резонатора", кръгови вълноводни, чиято обиколка е кратно на дължината на вълната на използваната светлина, и използва връзката между светлинните лъчи, които преминават през пръстените, за да направят усилията си с малки енергийни нива.

Двата вълноводни апарата са три микрона широк, един микрон един от друг и дебел само на 190 нанометра. Когато светлина с подходяща честота навлезе в пръстените, вълноводите силно привличат или отблъскват помежду си в зависимост от това дали гредите, които преминават през тях, са във фаза (което означава, че пикът в един лъч съответства на пика в другия) или извън фаза.

Феноменът на отблъскването може да бъде полезен в MEMS, микро-електромеханични системи с подвижни части, където все още неразрешен проблем се породи от тенденцията на силиконовите компоненти да се придържат твърде близо един до друг. Отблъскващата сила, генерирана от резонаторите, може с други думи да отдели тези компоненти и да ги задържи на желаното, оптимално разстояние, повишавайки ефективността на системата. MOMS или микрооптични механични системи също могат да се възползват от изследванията на екипа, за да създадат регулируеми филтри за специфична оптична дължина на вълната.

Изследването ще се появи в предстоящото издание на сп. Nature . Работата се подпомага от Националната научна фондация и Центъра за наномащабни системи в Cornell.

Резонаторите на наномащаба, разработени в Cornell, могат да упражняват сравнително силни сили върху малки частици, водещи до важни подобрения в системите MEMS и MOMS