नैनो-गुंजयमान यंत्र के रूप में सोने की गेंद

नई तकनीक ऑप्टिकल घटकों के लघुकरण का रास्ता खोलती है

गोल्ड बॉल © SXC
जोर से पढ़ें

सबसे छोटे सोने के गोले से शोधकर्ताओं ने अब एक ऑप्टिकल घटक विकसित किया है जो आकार में एक मिलीमीटर के दस हजारवें हिस्से से कम है। मोतियों के बीच प्रकाश को निचोड़ा जाता है। इस तरह के नैनो-रेज़ोनेटर के साथ, परिमाण के उसी क्रम का एक लघु लेजर अब एक वास्तविकता बन सकता है, इस प्रकार एक ऑप्टिकल कंप्यूटर की ओर एक महत्वपूर्ण कदम प्राप्त कर सकता है।

वैज्ञानिक कई वर्षों से ऐसे कंप्यूटरों का सपना देख रहे हैं जो बिजली के बजाय प्रकाश का उपयोग करते हैं। लाभ स्पष्ट है: प्रकाश किरणों में बिना किसी चार्ज के फोटॉन यानी कण होते हैं, जो एक दूसरे को प्रभावित नहीं करते हैं। यदि दो प्रकाश बीम ओवरलैप करते हैं, तो प्रेषित जानकारी का कोई व्यवधान नहीं है। यह पहले से ही फाइबर ऑप्टिक केबल्स में हाई-स्पीड डेटा ट्रांसमिशन में उपयोग किया जा रहा है, जहां विभिन्न आवृत्तियों के ऑप्टिकल सिग्नल एक साथ अलग-अलग खंडों में सबसे अधिक डेटा संचारित करते हैं।

दूसरी ओर, पारंपरिक कंप्यूटर में, सूचना संचरण के लिए नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों का उपयोग किया जाता है। लेकिन प्रकाश के साथ सूचना का प्रसंस्करण भी बहुत तेजी से किया जा सकता है, क्योंकि ऑप्टिकल कंप्यूटर न केवल बड़ी मात्रा में विभिन्न डेटा को एक साथ संचारित कर सकते हैं, बल्कि तेजी से प्रक्रिया भी कर सकते हैं।

ऑप्टिकल घटकों के लघुकरण की सीमाएँ

एक मूलभूत समस्या अभी तक हल नहीं हुई है। शास्त्रीय तरीके से प्रकाश तरंगों की पीढ़ी, परिवहन और प्रसंस्करण, उदाहरण के लिए, एक ग्लास फाइबर में, ऐसी संरचनाओं की आवश्यकता होती है जो कम से कम प्रकाश की आधी तरंग दैर्ध्य जितनी बड़ी हों। और दृश्य प्रकाश के लिए यह कई सौ नैनोमीटर है। तुलना के लिए, यहां तक ​​कि आज के कंप्यूटर सर्किट के ट्रैक दस गुना संकीर्ण हैं। प्रकाश कंप्यूटर में एक तुलनीय लघुकरण प्राप्त करने के लिए, इसलिए उपन्यास अवधारणाएं मांग में हैं। एक केंद्रीय बिंदु एक नैनोमीटर पैमाने पर अल्ट्रा-छोटे ऑप्टिकल घटकों का विकास है।

अब रोश डायग्नोस्टिक्स के सहयोग से प्रोफेसर जॉचेन फेल्डमैन के फोटोनिक्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स विभाग में लुडविग मैक्सिमिलियन यूनिवर्सिटी (LMU) म्यूनिख के शोधकर्ताओं द्वारा एक महत्वपूर्ण कदम उठाया गया है। फेल्डमैन और उनके अनुसंधान सहयोगियों ने नैनोमीटर के पैमाने पर सबसे पहले एक लेजर के सबसे महत्वपूर्ण घटक, ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र को विकसित किया। "नैनो-घटक, जो वास्तव में प्रकाश के लिए बहुत छोटे हैं, चिप-आधारित कंप्यूटरों के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त हैं, जो प्रकाश पर भरोसा करने में सक्षम होना चाहिए, " फेल्डमैन ने "भौतिक समीक्षा पत्र" पत्रिका में प्रकाशित शोध परिणामों की व्याख्या की है। प्रदर्शन

बिल्डिंग ब्लॉक्स के रूप में गोल्ड बॉल

वैज्ञानिकों ने अपरंपरागत तरीके से "जैव रासायनिक" ट्रिक्स का उपयोग किया - और सफलता के साथ। एक प्रकाशीय अनुनादक में, प्रकाश प्रवर्धन प्रदान करने के लिए दो दर्पणों के बीच आगे और पीछे परावर्तित होता है। दो दर्पणों के बीच की दूरी निर्णायक होती है। यह आधा प्रकाश तरंग दैर्ध्य का एक बहु होना चाहिए। म्यूनिख वैज्ञानिकों द्वारा विकसित उपन्यास गुंजयमान यंत्र के आयाम बहुत छोटे हैं। इसमें गोलाकार, लगभग 40 नैनोमीटर सोने के कण होते हैं, जो कुछ नैनोमीटर - तथाकथित डिमर - की दूरी पर जोड़े बनाते हैं और फ्लोरोसेंट डाई अणुओं से जुड़े होते हैं।

युग्मित कंपन

इसके पीछे का भौतिक सिद्धांत: एक भी स्वर्ण कण अपने इलेक्ट्रॉनों को कंपन करने के लिए उत्साहित हो सकता है। हालांकि, यदि एक तथाकथित डिमेरर दूसरे कण के साथ बनता है, तो दो उपन्यास घटनाएं इलेक्ट्रान दोलनों के युग्मन के माध्यम से होती हैं, जिन्हें "प्लास्मोन" कहा जाता है: एक तरफ, कणों के बीच के स्थान में भारी मात्रा में ओवरहैंग होता है। विद्युत क्षेत्र की ताकत में वृद्धि और इस प्रकार फ़ार्बस्टॉफ़्मोलकोल्स की प्रतिदीप्ति तीव्रता। दूसरी ओर, एक बड़ी आवृत्ति रेंज में कणों की दूरी से अनुनाद आवृत्ति को बदला जा सकता है। इस प्रकार, नैनोपार्टिकल डिमर एक गुहा प्रतिध्वनि जैसा दिखता है, जिसका उपयोग पारंपरिक लेजर में किया जाता है और इसे दर्पण की दूरी से नियंत्रित किया जा सकता है।

प्रतिदीप्ति विकिरण को मापकर, म्यूनिख-आधारित वैज्ञानिक यह साबित करने में सक्षम थे कि उनके सोने के डिमर भी 550 और 700 नैनोमीटर के बीच प्रकाश तरंग दैर्ध्य में इस तरह के असाधारण अनुनाद व्यवहार को प्रदर्शित करते हैं। उनके परिणामों की सैद्धांतिक व्याख्या के लिए एक मॉडल गणना पहले से ही शोधकर्ताओं द्वारा प्रदान की गई है।

(म्यूनिख विश्वविद्यालय, 28.05.2008 - NPO)