Thứ Năm, 15 tháng 10, 2015

Phần 2 áo choàng tàng hình : Quang học làm cho một U-turn phát triển tốt hơn

Phần 1 bài áo choàng tàng hình , đã vẽ ra vài đường nét chủ chốt của công trình phát minh này, tùy thuộc cảm nhận, tùy vào kiến thức...bạn có thể nghĩ về đề tài này một cách tùy ý. Nếu bạn còn trẻ, tôi có thể thêm một câu nhắn riêng với các bạn :"có thể khoảng 2035 ,là hai mươi năm sau bạn sẽ chứng kiến con người ra vũ trụ với những điều mà hôm nay chúng ta cho là điều không tưởng".utopia*ví dụ

  • Singularity approaches : những điểm dị thường sắp đến, hiểu theo các nhà khoa học về tương lai như R.K là trí khôn nhân tạo sẽ lấn lướt trí khôn con người,chúng ta sẽ là thứ ''yếu''.
  • Acheter la vie éternelle :(Pháp) có rất nhiều người có tiền , có tiếng tăm, có học vị , có bệnh hiểm nghèo đã bỏ tiền ra để ''mong rằng'' sẽ mua được cuộc sống đời đời (không phải là bất tử),vì chương trình của ''Alcor''(cty Mỹ) không có gì hiện thực mà chỉ chứng minh bằng một công thức với lý giải logic nhưng phản khoa học (hiện tại).Ướp thân xác con người vào lúc "sắp chết", trước đó vài giờ đồng hồ thì "cắt đầu' ra khỏi cơ thể ướp riêng. 
  • Tất cả đều có thật đang âm thầm xảy ra, để bạn suy nghĩ thêm là những con người này đều đầy đủ lý trí và thông suốt mọi chuyện ,hiểu rõ họ mua điều không tưởng hay họ hiểu cách nào khác ?vì khi mua cuộc sống đời đời này là phải đăng ký để theo dõi sức khỏe,chuẩn bị trạng thái, chuẩn bị tâm lý ít nhất là 3-5 năm trước tùy Alcor phân loaị đối tượng...

Lời giới thiêu:

(xin trở về chủ đề chính của bài viết áo choàng tàng hình Harry Potter).
Xin nhắc lại vài điều cơ bản của khoa học, hoàn toàn trích dẫn nguyên văn (không phải của tác giả blog) , có sự liên quan đến bài tàng hình này, qua đó chúng tôi hy vọng các bạn tiếp cận với khoa học tương lai của chủ đề bài viết một cách thuận lợi hơn.

Vận tốc của thời gian

Chúng ta có thể tạo ra tương lai, thay đổi hiện tại, nhưng không thể có bất cứ tác động gì đến quá khứ. Cùng với đó, thời gian qua đi, mọi vật đều "già" theo. Đó là những điều cơ bản nhất về thời gian. Nhưng sự thực thì thời gian phức tạp hơn như vậy. Thời gian giống như một ảo ảnh, hơn là một biến số cố định trong khoa học.Cho đến ngày nay , năm 2015 đã có nhiều định luật phải thay đổi do những phát minh mới của con người.

Theo Albert Einstein, chúng ta trải nghiệm thời gian với vận tốc tương đối. Những người đang ''ngồi'' thực sự có thời gian lão hóa chậm hơn những người đang ''di chuyển'' (tuy nhiên độ chênh lệch là vô cùng nhỏ nên không ai có thể nhận ra). Điều này đã được chứng minh bằng hệ thống vệ tinh toàn cầu GPS ,mà ngày nay con người ứng dụng vào nhiều lãnh vực chưa được công bố.

Vệ tinh cần tính toán và điều chỉnh thời gian tương ứng với Trái đất bởi thời gian trên vệ tinh chậm hơn nhiều so với trên Trái đất. Điều này cũng lý giải vì sao những du hành gia sau một thời gian lên ở và làm việc tại các trạm nghiên cứu ngoài vũ trụ, khi trở về trẻ hơn so với người đồng trang lứa

Ngoài ra, lý do “dòng thời gian” chỉ di chuyển cùng hướng với chúng ta vẫn đang khiến các nhà khoa học “bó tay”. Nhưng dù cho đã hao tổn biết bao chất xám, tiền bạc thì bí ẩn lời giải về thời gian vẫn còn đang bị bỏ ngỏ.

Các chiều thực sự của không gian

Chúng ta đang sống trong thế giới 3 chiều: chiều ngang, dọc và chiều sâu. Tuy nhiên, sau những nỗ lực tìm hiểu về khoa học vũ trụ, các khoa học gia cho rằng, vũ trụ có đến… 11 chiều: chiều ngang, dọc, chiều sâu và 8 chiều… bí ẩn khác. 

Không giống như trong các bộ phim khoa học viễn tưởng, khi nhắc đến một “chiều không gian” tức là đã bước sang một thế giới khác. Trong thế giới thực, không gian đa chiều ám chỉ các chiều di chuyển mà thôi. 

Một số người cho rằng, chiều thứ 4 là chiều thời gian ( thời gian - không gian - có chi phối lẫn nhau?khi nghịch phương hướng). Chúng ta có thể di chuyển tới bất cứ đâu, với bất cứ phương hướng nào trong thế giới 3D, nhưng chúng ta lại chỉ có thể di chuyển xuôi dòng theo chiều thời gian. Nếu điều này là đúng thì còn đến 7 chiều không gian khác chưa được các nhà khoa học khám phá. 

Nhưng dù cho khó khăn, các nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng để đi tìm những chiều không gian khác dựa vào các hiện tượng bí ẩn do vũ trụ mang lại, như hiện tượng “đường hầm lượng tử”- quantum tunneling - biểu diễn của hiện tượng hạt vật chất biến mất tại một địa điểm xuất hiện trở lại tại một địa điểm khác.

Với công trình của giáo sư Ziang Chang ,chúng ta thấy thấp thoáng mục tiêu như đoạn văn bên trên, ý tưởng áo choàng tàng hình là cách nói dễ hiểu , để truyền thông ra đại chúng ban đầu ,chứ không chỉ làm áo choàng tàng hình để ''chơi cho giống trong Harry Potter".
Bài của Ziang Chang viết trên trang EurekAlert!chuyên về sáng chế phát minh mới.

Quang học làm cho một U-turn cho tốt hơn

DOE / LAWRENCE BERKELEY LABORATORY 
Ánh sáng phản xạ khỏi chiếc áo choàng (mũi tên màu đỏ) như thể nó đã được phản chiếu một gương phẳng trong hình minh hoạ 3D này của một chiếc áo choàng da metasurface làm từ một lớp siêu mỏng của nanoantennas (khối vàng) bao gồm một đối tượng có hình dạng tùy ý được hiển thị ở đây 
Với kính hiển vi mạnh mẽ mới có thể giải quyết các phân tử DNA với ánh sáng nhìn thấy, máy tính siêu nhanh sử dụng ánh sáng chứ không phải là tín hiệu điện tử để xử lý thông tin, và Harry Potter với ý tưởng  áo choàng tàng hình chỉ là một lời hứa ly kỳ không nhiều của quang học. 
Trong lĩnh vực này đang phát triển của khoa học, sóng ánh sáng có thể được kiểm soát ở tất cả các độ dài của quy mô thông qua cơ cấu độc đáo của siêu vật liệu, vật liệu tổng hợp thường được làm từ kim loại và chất điện môi - cách điện mà trở nên phân cực trong sự hiện diện của một trường điện từ. 
Ý tưởng là để chuyển đổi không gian vật lý mà qua đó ánh sáng truyền đi, đôi khi được gọi là "không gian quang học," một cách tương tự như cách mà trong đó không gian bên ngoài được biến đổi bởi sự hiện diện của một vật thể lớn theo lý thuyết tương đối của Einstein.

Vì vậy, quang học, đến nay đã giao-kết như điểm chỉ , gợi ý như những gì thuộc về tương lai, với một rào cản lớn là khó khăn như thế nào để thay đổi các tính chất vật lý của siêu vật liệu tại các nano hoặc quy mô độ dài của sóng subwavelength , chủ yếu là do kim loại. Bây giờ, một nhóm nghiên cứu với các Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) và Đại học California (UC) Berkeley đã cho thấy quang chiếu có thể đi xung quanh mà không bị rào cản kim loại. Sử dụng các mô phỏng máy tính phức tạp, họ đã chứng minh rằng chỉ với những thay đổi vừa phải của các thành phần điện môi của một siêu vật liệu, người ta đã có thể đạt được kết quả chuyển đổi quang học thiết thực. Chìa khóa để thành công là sự kết hợp của quang học với một lĩnh vực mới đầy triển vọng của khoa học gọi là plasmon.

Một plasmon là một làn sóng bề mặt điện tử mà lăn qua biển điện tử dẫn vào một kim loại. Cũng như năng lượng trong sóng ánh sáng được thực hiện ở các đơn vị giống như hạt lượng tử gọi là photon, do đó, cũng là năng lượng plasmonic thực mang theo các giả hạt (quasi-gần như hạt thật) được gọi là plasmon. Plasmon sẽ tương tác mạnh với photon tại giao diện của kim loại của một siêu vật liệu và điện môi để tạo thêm một quasi-hạt gọi là một surface plasmon polariton  bề mặt (SPP). Thao tác của các SPPs là trung tâm của các tính chất quang học đáng kinh ngạc của siêu vật liệu.

Yongmin Liu (trái) Xiang Zhang và Thomas Zentgraf sử dụng mô hình máy tính phức tạp để phát triển một "quang học biến đổi gen nguyên sinh" kỹ thuật mới có thể mở ra cánh cửa để tích hợp,
chip xử lý dữ liệu quang compact thực tế
Các nhóm nghiên cứu Berkeley Lab-UC Berkeley, do Xiang Zhang, một nhà nghiên cứu chính với Khoa đoàn nguyên liệu và giám đốc của Nano quy mô UC Berkeley và Trung tâm Khoa học Kỹ thuật  (SINAM) thí nghiệm Berkeley, mô hình hóa những gì họ đã được mệnh danh là "quang học plasmon chuyển đổi" transformational plasmon optics phương pháp tiếp cận với thao tác liên quan của các vật liệu điện môi kề với một kim loại nhưng không phải là kim loại chính nó. 
Phương pháp mới này được thể hiện ,để làm cho nó có thể cho các hạt SPPs đi du lịch trên các bề mặt không bằng phẳng và cong trên một phạm vi rộng ,các bước sóng khác nhau mà không bị tổn thất tán xạ đáng kể. Sử dụng mô hình này, Zhang và nhóm của ông sau đó thiết kế một ống dẫn sóng plasmon với một mức uốn cong 180 độ mà không làm thay đổi năng lượng hoặc đặc tính của một chùm ánh sáng vì nó làm cho U-turn. Họ cũng thiết kế một phiên bản plasmon của một thấu kính Luneburg, các ống kính hình quả bóng có thể nhận và giải quyết sóng quang học từ nhiều hướng cùng một lúc.

"Kể từ khi các thuộc tính kim loại trong siêu vật liệu của chúng tôi là hoàn toàn không thay đổi gì, chuyển đổi phương pháp quang học plasmon của chúng tôi cung cấp một cách thiết thực cho việc định tuyến ánh sáng ở quy mô rất nhỏ," Zhang nói . "Phát hiện của chúng tôi cho thấy sức mạnh của kỹ thuật quang học để thao tác sóng quang học trường gần, và chúng tôi hy vọng rằng nhiều thiết bị plasmon hấp dẫn khác sẽ được thực hiện dựa trên phương pháp luận, chúng tôi đã giới thiệu."

Zhang là tác giả tương ứng của một bài báo mô tả nghiên cứu này đã xuất hiện trên tạp chí Nano Letters, có tiêu đề "Transformational plasmon Optics." Đồng sự nghiên cứu với Zhang là Yongmin Liu, Thomas Zentgraf và Guy Bartal.

Yongmin Liu là tác giả chính của bài báo và là một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong nhóm UC Berkeley Zhang, Liu nói :"Ngoài 180 độ uốn cong plasmon và ống kính Luneburg plasmon, cách tiếp cận của chúng ta cũng nên cho phép thiết kế và sản xuất các chùm tia splitter và sang số, và chất phát sáng directional. Kỹ thuật này cũng nên được áp dụng để xây dựng tích hợp, chip quang compact xử lý dữ liệu. "

Zhang và nhóm nghiên cứu của ông đã đi đầu trong việc nghiên cứu quang học từ năm 2008 khi họ trở thành nhóm nghiên cứu đầu tiên siêu vật liệu thời trang mà đã có thể bẻ cong ánh sáng ngược, một tài sản được gọi là "khúc xạ tiêu cực", là chưa từng có trong thiên nhiên. Năm 2009, ông và nhóm của ông đã tạo ra một "thảm áo choàng" từ cấu trúc nano silic mà che dấu sự hiện diện của các đối tượng đặt dưới nó từ phát quang.

Đối với công việc mới nhất này, Zhang và Liu với Zentgraf và Bartal khởi hành từ việc chuyển đổi truyền thống quang học tập trung vào các sóng tuyên truyền, thay vì tập trung vào các SPPs thực trong khu vực trường gần (subwavelength) .

"Cường độ của SPPs là tối đa tại giao diện giữa một kim loại và một phương tiện điện môi và theo cấp số nhân phân rã đi từ giao diện," Zhang nói. "Kể từ khi một phần đáng kể của SPP năng lượng được thực hiện trong các lĩnh vực phù du bên ngoài kim loại, đó là, trong môi trường điện môi kề, chúng tôi đề xuất để kiểm soát SPPs bằng cách giữ các tài sản kim loại cố định và chỉ sửa đổi các vật liệu điện môi dựa trên kỹ thuật quang học . "

Mô phỏng toàn sóng của thiết kế chuyển đổi khác nhau đã chứng minh phương pháp được đề xuất bởi Zhangcác đồng nghiệp của ông là đúng. Nó đã chứng minh được hơn nữa rằng nếu một chương trình chuyển đổi plasmon quang thận trọng được lấy các vật liệu điện môi có thể chuyển đổi là đẳng hướng và không có từ tính, trong đó tiếp tục tăng cường tính thực tiễn của cách tiếp cận này. Việc chứng minh 180 độ uốn cong cong plasmon với truyền gần đạt được hoàn hảo là đặc biệt quan trọng.

"Ống dẫn sóng plasmon là một trong những thành phần / yếu tố quan trọng nhất trong các thiết bị tích hợp plasmon", Liu nói. "Tuy nhiên, độ cong thường dẫn đến mất bức xạ mạnh rằng làm giảm chiều dài để chuyển một tín hiệu quang. 180 độ uốn cong của chúng tôi uốn cong plasmon chắc chắn là quan trọng và sẽ có ích trong việc thiết kế tương lai của các thiết bị plasmon tích hợp."


So với các thiết bị quang tử silicon dựa trên việc sử dụng plasmon có thể giúp đỡ để tiếp tục scale- xuống tổng kích thước của thiết bị quang tử và gia tăng sự tương tác của ánh sáng với vật liệu nhất định, mà nên cải thiện hiệu suất.

"Chúng tôi hình dung rằng sự linh hoạt thiết kế độc đáo của phương pháp quang học plasmon chuyển đổi có thể mở một cánh cửa mới cho quang học nano và thiết kế mạch quang tử", Zhang nói.

Xem thêm về zhang

Nghiên cứu này đã được hỗ trợ bởi Văn phòng US Army Nghiên cứu và Khoa học Nano quy mô quốc gia và Quỹ khoa học của Trung tâm Kỹ thuật.

Berkeley Lab là một đơn vị của Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) trong phòng thí nghiệm quốc gia nằm ở Berkeley, California. B.Lab tiến hành nghiên cứu khoa học không được phân loại và được quản lý bởi Đại học California cho Văn phòng Bộ Năng lượng Khoa học. Ghé thăm website của chúng tôi .

Bài viết có 3 phần , hai phần sau nói về sự lý giải thực tế khoa học kỹ thuật , phòng thí nghiệm và hình ảnh các nhà khoa học 

  1. Câu chuyện áo tàng hình Harry Potter..
  2. Quang học làm cho một U-turn cho tốt hơn với lời giải bày của nhà sáng chế Xiang Zhang
  3. Plasmon và nhóm Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) và Đại học California (UC) Berkeley.


Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét