Ученые из Стэнфорда не спешат и держат свет для передовых приложений, включая обнаружение вируса COVID-19

Ученые из Стэнфорда не спешат и держат свет для передовых приложений, включая обнаружение вируса COVID-19


Новое исследование ученых из Стэнфорда демонстрирует новый подход к замедлению света, чтобы у фотонов было больше шансов взаимодействовать с другими материалами, открывая дверь для новых приложений, таких как LiDAR, LiFi и AR / VR. Статья об исследовании была опубликована в журнале Nature Nanotechnology 17 августа 2020 года.

Чтобы замедлить свет, исследователи из Стэнфорда структурировали ультратонкие кремниевые чипы в наноразмерные полосы, чтобы резонансно улавливать свет, а затем высвобождать или перенаправлять его позже. Этот подход похож на создание эхо-камеры, которая удерживает звук и направляет его. Эти "высококачественные" или "высокодобротные" резонаторы могут привести к новым способам управления светом и его использования.

Согласно команде Стэнфордского университета, с помощью управления светом можно улучшить такие приложения, как квантовые вычисления, AR / VR, LiFi, LiDAR и даже обнаружение вирусов, таких как SARS-CoV-2.

«По сути, мы пытаемся уловить свет в крошечной коробке, которая все еще позволяет свету приходить и уходить со многих разных направлений», - сказал научный сотрудник Марк Лоуренс, ведущий автор исследования. «Легко уловить свет в коробке с множеством сторон, но не так просто, если стороны прозрачные - как в случае со многими приложениями на основе кремния».

(Изображение: Pixabay)

Команда построила резонаторы из чрезвычайно тонкого слоя кремния, который очень эффективно улавливает свет и имеет низкое поглощение в ближнем инфракрасном диапазоне - спектре света, которым ученые хотят управлять. Кремний лежит на пластине из прозрачного материала (в данном случае сапфира), на которую исследователи направляют «ручку» электронного микроскопа, чтобы вытравить рисунок наноантенны. Рисунок должен быть нарисован как можно более плавно, поскольку эти антенны служат стенками в аналогии с эхокамерой, а несовершенства препятствуют способности улавливания света.

Устройства продемонстрировали так называемый коэффициент качества до 2500, что на два порядка (или в 100 раз) выше, чем у любых аналогичных устройств ранее. Факторы качества - это мера, описывающая резонансное поведение, которое в данном случае пропорционально времени жизни света. «Достигнув тысячных показателей качества, мы уже находимся в выгодном положении для некоторых очень интересных технологических приложений, - сказала Дженнифер Дионн, доцент кафедры материаловедения и инженерии в Стэнфорде.

В результате команда работает над применением этого метода для обнаружения антигенов и антител COVID-19. «Наша технология будет давать оптические данные, которые врачи и клиницисты привыкли видеть», - сказал Дионн. «Но у нас есть возможность обнаружить один вирус или очень низкие концентрации множества антител благодаря сильным взаимодействиям легких молекул». Конструкция нанорезонаторов с высокой добротностью также позволяет каждой антенне работать независимо для одновременного обнаружения различных типов антител.

.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here