อุปกรณ์ใหม่ที่แปลงแสงเลเซอร์เป็นงานกลสามารถใช้เพื่อจัดการกับวัตถุระดับนาโนสำหรับการใช้งานในนาโนฟลูอิดิกส์และการคัดแยกอนุภาค Norbert Scherer แห่งมหาวิทยาลัยชิคาโก กล่าวว่าอุปกรณ์นี้ใช้อนุภาคนาโนหกเหลี่ยมที่ประกอบขึ้นเองซึ่งทำงานเหมือนเกียร์ สามารถทำงานได้ในสภาพแวดล้อมทั่วไปเช่นของเหลวที่อุณหภูมิห้องตามที่Norbert Schererแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโก
ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัย มัน “เกียร์” ในการศึกษานี้
ประกอบด้วยวัตถุเกี่ยวกับแสง (OM) ซึ่งเป็นวัสดุชนิดหนึ่งที่อนุภาคนาโนโลหะถูกยึดเข้าด้วยกันด้วยแสงแทนที่จะเป็นพันธะเคมีที่รวมอะตอมไว้ในสสารธรรมดา รัศมีของอนุภาคนาโนนั้นเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงมาก และ “พันธะ” ที่มีแสงเป็นหลักซึ่งเชื่อมโยงพวกมันนั้นเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคซึ่งทำให้พวกมันรวมตัวกันเป็นอาร์เรย์ที่เรียงลำดับกัน
SAM และ OAMการหาวิธีที่จะทำให้เครื่องนาโนที่ประกอบตัวเองด้วยแสงที่ขับเคลื่อนด้วยแสงเหล่านี้ทำงานเป็นเป้าหมายที่ยาวนานในด้านโฟโตนิกส์นี้ เครื่อง OM ใหม่บรรลุวัตถุประสงค์นี้โดยการแปลงโมเมนตัมเชิงมุมของสปิน (SAM) ซึ่งเป็นหนึ่งในสององค์ประกอบอิสระของโมเมนตัมเชิงมุมของแสงเป็นองค์ประกอบอื่น นั่นคือ โมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจร (OAM)
SAM เป็นสมบัติของแสงที่คุ้นเคยซึ่งแสดงออกมาเป็นโพลาไรซ์ มันเกิดขึ้นเมื่อเวกเตอร์สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของแสงหมุนไปตามความยาวคลื่น OAM ไม่ค่อยมีใครรู้จัก (เพิ่งค้นพบในปี 1992) และผลกระทบของมันคือการบิดหน้าคลื่นของลำแสงไปตามแกนการแพร่กระจายของมัน เพื่อให้มีรูปร่างเป็นเกลียว โดยมีความเข้มเป็นศูนย์ที่จุดศูนย์กลาง โดยหลักการแล้วลำแสงสามารถบิดได้ตามจำนวนที่ต้องการ ยิ่งบิดมากเท่าไหร่ การหมุนของหน้าคลื่นก็จะยิ่งเร็วขึ้น
OAM เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลายขึ้น
เนื่องจาก SAM สามารถมีค่าได้เพียงสองค่า – โพลาไรซ์แบบวงกลมด้านขวาหรือด้านซ้าย – การใช้งานจึงค่อนข้างจำกัด ในทางตรงกันข้าม OAM ซึ่งเป็นผลมาจากการหมุนเฟสของคลื่นแสงสามารถรับค่าใดก็ได้ ความแปรปรวนนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึง “ประแจออปติคัล” – อุปกรณ์ที่ดักจับและหมุนอนุภาคขนาดเล็กโดยใช้แสง การถ่ายโอนข้อมูลผ่านใยแก้วนำแสงที่ไม่มีครอสทอล์ค ( มัลติเพล็กซ์ ) เป็นแอปพลิเคชั่นที่มีศักยภาพอีกตัวหนึ่ง
ในงานก่อนหน้านี้ Scherer และเพื่อนร่วมงานค้นพบว่าเมื่อพวกเขาใช้แสงโพลาไรซ์แบบวงกลมกับสสารเกี่ยวกับแสง อนุภาคนาโนจะหมุนเหมือนตัวแข็งในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของโพลาไรซ์ พูดง่ายๆ ก็คือ เมื่อแสงตกกระทบหมุนไปทางหนึ่ง อาร์เรย์เรื่องออปติคัลจะหมุนไปทางอื่น นักวิจัยตั้งสมมติฐานว่าพวกเขาสามารถพัฒนาเครื่องจักรโดยใช้ “แรงบิดเชิงลบ” ตามที่เรียกว่า
เครื่อง OM ทำงานเหมือนเครื่องกลในการทดลองใหม่ ซึ่งอธิบายไว้ในOpticaนักวิจัยได้เริ่มสร้างเครื่อง OM ที่ทำหน้าที่เหมือนเกียร์ที่เชื่อมต่อกัน เมื่อหมุนเกียร์ที่ใหญ่กว่า เฟืองที่เชื่อมต่อกันที่เล็กกว่าจะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม ในการประดิษฐ์เครื่องจักรตามการออกแบบนี้ นักวิจัยได้ใช้อนุภาคนาโนเงินที่มีรัศมีเพียง 75 นาโนเมตร ลอยอยู่ในน้ำ และแสงเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 600 นาโนเมตร
นักวิจัยอธิบายว่าแสงโพลาไรซ์แบบวงกลมจากเลเซอร์
ทำให้อนุภาคนาโนสร้างอาร์เรย์ OM ที่ทำหน้าที่เหมือนเกียร์ขนาดใหญ่ในเครื่อง และหมุนไปในสนามแสงของเลเซอร์ “เกียร์” ของ OM นี้จะแปลงแสงโพลาไรซ์แบบวงกลมของเลเซอร์เป็นโมเมนตัมของวงโคจรหรือเชิงมุม ซึ่งจะทำให้อนุภาคของโพรบที่อยู่ใกล้เคียงที่อยู่นอกเฟือง OM โคจรรอบเฟืองอาร์เรย์ของอนุภาคนาโนไปในทิศทางตรงกันข้ามอุปกรณ์ใหม่ผลิตและตรวจจับแสงบิดเบี้ยว
จากการทดลองของพวกเขา อุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่มีอนุภาคนาโนแปดตัวนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าตัวหนึ่งที่มีอนุภาคนาโนเจ็ดตัว นี่แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพของเครื่องสามารถปรับได้โดยใช้อนุภาคที่แตกต่างกัน
ทำให้เครื่องจักรมีอนุภาคมากขึ้น”เราเชื่อว่าสิ่งที่เราแสดงให้เห็นด้วยการปรับแต่งเพิ่มเติมจะเป็นประโยชน์ในนาโนฟลูอิดิกส์และการคัดแยกอนุภาค” ผู้เขียนคนแรกของการศึกษา John Parker กล่าว “การจำลองของเราแสดงให้เห็นว่าเครื่องจักรที่มีขนาดใหญ่กว่ามากซึ่งทำจากอนุภาคจำนวนมากควรจะสามารถใช้พลังกับโพรบได้มากขึ้น นั่นคือแง่มุมของการปรับแต่งที่เราคาดว่าจะดำเนินการต่อไป”
นักวิจัยกำลังสำรวจความเป็นไปได้ในการสร้างเครื่องจักร OM ที่มีอนุภาคของวัสดุต่างๆ รวมทั้งอนุภาคจำนวนมากขึ้น พวกเขายังสนใจที่จะทำให้เครื่องจักรของพวกเขาใช้งานได้จริงมากขึ้นโดยการสร้างเฟืองที่มีลวดลายซึ่งอนุภาคนาโนอยู่กับที่ การปรับเปลี่ยนนี้จะช่วยให้สามารถระบุและรวมเฟืองเพื่อสร้างเครื่องจักรที่ซับซ้อนมากขึ้นได้
ผลึกเวลาเป็นสิ่งที่แปลกใหม่สำหรับฟิสิกส์ และนักวิจัยยังต้องเรียนรู้อีกมากเกี่ยวกับคุณสมบัติที่ผิดปกติของพวกมัน เสนอครั้งแรกในปี 2555 และในที่สุดก็สังเกตเห็นการทดลองในปี 2560ผลึกเวลามีวิวัฒนาการอย่างต่อเนื่องเป็นโครงสร้างที่ทำซ้ำอย่างสม่ำเสมอในเวลา ซึ่งคล้ายกับผลึกปกติซึ่งมีโครงสร้างที่ทำซ้ำอย่างสม่ำเสมอในอวกาศ คริสตัลปกติจะทำลายความสมมาตรของการแปลในอวกาศเพราะมันไม่เหมือนกันทุกที่ในคริสตัล (สถานที่บางแห่งมีอะตอมในขณะที่สถานที่เป็นพื้นที่ว่าง) ในทำนองเดียวกัน ผลึกแห่งกาลเวลาจะสลายความสมมาตรเชิงการแปลตามเวลา โดยโครงสร้างจะเปลี่ยนไปตามหน้าที่ของเวลา
เมื่อมีการเสนอผลึกเวลาครั้งแรก มีการถกเถียงกันพอสมควรว่าสามารถมีอยู่ในธรรมชาติได้หรือไม่ ไม่นานมานี้ ทฤษฎีและการทดลองได้แสดงให้เห็นว่าระบบควอนตัมที่ไม่สมดุลบางระบบที่ขับเคลื่อนโดยแรงภายนอกที่เป็นคาบสามารถกลายเป็น “ผลึกเวลาแบบไม่ต่อเนื่อง” (DTCs)
Credit : cialisonlinegenericcialistyh.com civilaircraftregisters.org cocktailz.org collectifpolaire.org collective2012.com
