Puolalainen tutkimusryhmä kehitti uuden fotoniikka-alustan01.09.2025
”Kolesterisen faasin nestekiteen tasainen, makaava helix (ULH) -rakenne on järjestetty optiseen onteloon. Itseorganisoituva helix-rakenne, jonka akseli on ontelon tasossa, toimii yksiulotteisena jaksollisena fotonisena hilana. Tämä on mahdollista nestekiteiden ainutlaatuisten ominaisuuksien ansiosta, sillä ne ovat pitkänomaisia molekyylejä, jotka muistuttavat kynää”, selittää professori Jacek Szczytko Varsovan yliopiston fysiikan tiedekunnasta, jossa tutkitaan uusia optisia mikro-onteloita. ”Kolesterinen rakenne on spiraalimainen rakenne, joka koostuu lähes yhdensuuntaisesti suuntautuneiden molekyylien kerroksista, jotka sijaitsevat samassa tasossa. Kerroksesta kerrokseen molekyylien suunta on loivasti kiertynyt, mikä muodostaa kierteisen rakenteen, joka muistuttaa DNA-kierteitä. Molekyylikerroksiin nähden kohtisuora suunta määrää muodostuneen kierteen akselin. Käy ilmi, että kun tällaista rakennetta tarkastellaan kierteen akseliin nähden kohtisuorassa suunnassa sopivassa valaistuksessa, havaitaan selkeitä raitoja, joiden leveys on yhtä suuri kuin kierteen nousu. Sähkökenttään reagoivien nestekiteiden käyttö mahdollistaa tämän nousun ja siten fotonisten nauhojen rakenteen tarkan hallinnan, mikä avaa uusia näkökulmia fotonitekniikassa”, professori Szczytko lisää. Kuvatut vaikutukset ovat mahdollisia optisen mikro-ontelon käytön ansiosta, joka rajoittaa valon liikettä yhdessä ulottuvuudessa ja antaa sille massaa omaavien hiukkasten kaltaisia ominaisuuksia. Ontelossa lepomassattomat fotonit alkavat käyttäytyä kuin massiiviset hiukkaset. Lisäämällä avaruuteen fotonipotentiaalin, jolla on tietty periodi ja helix-hyppy, laajennetaan tätä analogiaa ja voidaan muokata näitä ominaisuuksia edelleen. ”Tutkimuksemme tavoitteena on selvittää, miten valo voi saada ominaisuuksia, jotka normaalisti yhdistetään aineeseen, säilyttäen samalla ainutlaatuiset ominaispiirteensä”, sanoo professori Jacek Szczytko. ”Tutkijat ovat vuosien ajan kehittäneet nano- ja mikrorakenteita, jotka moduloivat niiden kanssa vuorovaikutuksessa olevan valon ominaisuuksia”, selittää Marcin Muszyński, artikkelin ensimmäinen kirjoittaja. ”Tyypillisillä fotonisten kiteiden tuotantotekniikoilla on kuitenkin useita haittoja: niiden valmistus on teknologisesti monimutkaista ja siksi kallista ja aikaa vievää. Työmme ratkaisee nämä ongelmat – itseorganisoitumisen luomien rakenteiden pinta-ala on satojen neliömikrometrien luokkaa, ja nestekidemolekyylien sähkökentällä uudelleen suuntautumisen ansiosta voimme dynaamisesti hallita mikro-onteloon jääneen valon vyöhykerakennetta”, lisää Marcin Muszyński. Tutkimustulokset avaavat oven sovelluksille topologisessa fotoniikassa ja nykyaikaisissa laserteknologioissa. Aiheesta aiemmin: Aineen uuden olomuodon äärellä Tehdä "tietokone" nestekiteistä Uudenlaisia fotonisia nestekiteitä |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Varsovan yliopiston, teknillisen sotilasyliopiston ja Clermont-Auvergnen yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt uuden menetelmän kolesteristen nestekiteiden käyttämiseksi optisissa mikro-onteloissa.