匹配的分阶段非线性光未来量子网络;使用墨水从墨鱼微型电子设备。
光学材料折射率的零
大多数时候我们听到需要相干光源,如产生的激光,但是可能会有平等的承诺另一个方向看。
量子处理器的承诺快许多倍,比今天的更强大的超级计算机,但要实现这一点,他们需要快速、高效的全方位光源。研究人员在美国能源部(DOE)的劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)采取了一个重要的一步有效光一代,未来的量子网络的基础。
在由张翔的一项研究中,一个教师科学家与伯克利实验室的材料科学部门,研究小组使用了一个独特的光学材料折射率的零生成阶段mismatch-free非线性光,“意义生成的光波穿过材料获得强度向四面八方扩散。这个阶段mismatch-free质量承诺为量子计算和网络,和未来光源基于非线性光学现象,与光相互作用时出现修改材料的属性。
在这个图形显示四波混频在正/负折射率(上)和zero-index(低)超材料,由光比反向光强的正/负折射率材料,而是在两个方向相同的zero-index超材料。(图片由张集团)
“在我们的演示非线性动力学与zero-index折射光学材料,生成等量的非线性波都在向前和向后传播方向,”张表示。”相匹配的去除在非线性光学材料可能导致应用程序有效的多向光排放等新型光源和纠缠光子对的量子网络的一代。”
超材料是人工nanofabricated构造的光学特性源于物理结构的超晶格而不是他们的化学成分。近年来他们已经获得了很多关注,因为其独特的结构使电磁性质在本质上无法实现的。例如,超材料可以有一个负的折射率,使光弯曲回源的能力,不同的材料在自然界发现的,它总是向前弯曲光线远离源。
“非线性光学现象扮演重要角色在材料科学、物理和化学,”张说。“变频,光子的能量合并或分裂,是一个非线性光学的应用尤其重要,因为它允许新光源的一代。”
非线性光学过程总是一个挑战来实现和维护,因为相位匹配问题。强烈的激光和非线性材料的相互作用可以产生新的一种颜色的光,但也会导致以前生成的再吸收光子,这取决于两者之间的相对相位。不同阶段速度导致破坏性干扰由于缺少光学光子之间的动量守恒,称为“相位失配”非线性光学的术语。
“相位不匹配非线性光学过程的一个原因是在日常生活中并不常见,”哈伊姆Suchowski说,张的研究小组的成员。“在过去60年,年初以来,非线性光学,科学家已经开发技术来补偿这种动量守恒的缺乏为了实现相位匹配。然而,所有这些技术有局限性,介绍他们的挑战。”
O ' brien说,“此外,所有相位失配薪酬计划工作只有在一个特定的方向,向前或向后而不是两个。这一限制是因为相位匹配过程代表了光子的动量平衡参与非线性相互作用,平衡时打扰一个光子的动量变化信号的方向改变。”
研究者使用一种叫做四波混频的技术测试他们的超材料,混合的三光束在非线性介质创建第四个。生成等量的非线性波观察在向前和向后传播的方向。
自然提供了新的电池材料
来自卡耐基梅隆大学的研究人员发现,乌贼墨,近亲的鱿鱼,提供了完美的化学和纳米结构微型电子设备可以摄取或植入体内应用程序从若药物输送。
图片由卡耐基-梅隆。
“我们发现,乌贼墨的黑色素也使它适合用在电池电极,并最终被用于设备操作接近敏感的活组织,“打赌说,助理教授材料科学与工程部门(MSE)和生物医学工程。黑色素的色素负责深色皮肤,头发,尺度,也发现在动物身上。
卡耐基-梅隆的研究表明,天然黑色素表现出较高的电荷存储能力相对于其他合成黑色素衍生品作为阳极材料使用时。颜料型阳极在钠电池的一个重要组成部分,已经被Whitacre开创的电池技术,材料科学和工程学副教授和工程和公共政策。
目前,医疗设备高性能储能系统供电设计半永久的设备通常封装。这些场景允许使用有潜在毒性的电极材料和电解质。电子有源医疗器械或生物降解可吸收的需要新型储能材料,是良性的,能在水化环境。黑色素电极代表一步接近这一目标。
“我们的研究表明,替代系统的使用可以使电极材料的生物相容性和水钠电池可以提供车载能源为各种不同的临时医疗设备包括电子植入可降解和可吸收的系统,“打赌说。
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