De DESY-versnellerfaciliteit in Hamburg, Duitsland, gaat kilometers verder om een ​​deeltje te ontvangen dat kilometerslange ronden maakt met bijna de snelheid van het licht. Nu hebben onderzoekers zo'n faciliteit verkleind tot de grootte van een computerchip.

Een team van de Universiteit van Michigan heeft in samenwerking met Purdue University een nieuw apparaat gemaakt dat nog steeds snelheid biedt langs cirkelvormige paden, maar voor het produceren van lagere lichtfrequenties in het terahertz-bereik van toepassingen, zoals het identificeren van valse dollarbiljetten of het onderscheiden van kankerachtig en gezond weefsel.

"Om licht te laten buigen, je moet elk stuk van de lichtstraal vormgeven tot een bepaalde intensiteit en fase, en nu kunnen we dit op een uiterst chirurgische manier doen, " zei Roberto Merlijn, de Peter A. Franken Collegiate Professor of Physics van de University of Michigan.

Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap . uiteindelijk, dit apparaat zou gemakkelijk kunnen worden aangepast voor een computerchip.

"Hoe meer terahertz-bronnen we hebben, des te beter. Deze nieuwe bron is ook uitzonderlijk efficiënter, laat staan ​​dat het een enorm systeem is, gemaakt op millimeterschaal, " zei Vlad Shalaev, Purdue's Bob en Anne Burnett Distinguished Professor of Electrical and Computer Engineering.

Het apparaat dat de onderzoekers van Michigan en Purdue hebben gebouwd, genereert zogenaamde 'synchrotron'-straling, dat is elektromagnetische energie die wordt afgegeven door geladen deeltjes, zoals elektronen en ionen, die dicht bij de lichtsnelheid bewegen wanneer magnetische velden hun pad buigen.

Verschillende faciliteiten over de hele wereld, zoals DESY, synchrotronstraling genereren om een ​​breed scala aan problemen te bestuderen, van biologie tot materiaalkunde.

Maar eerdere pogingen om licht te buigen om een ​​cirkelvormig pad te volgen, zijn gekomen in de vorm van lenzen of ruimtelijke lichtmodulatoren die te omvangrijk zijn voor on-chip-technologie.

Een team onder leiding van Merlin en Meredith Henstridge, nu een postdoctoraal onderzoeker aan het Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter, verving deze omvangrijkere vormen door ongeveer 10 miljoen minuscule antennes gedrukt op een lithiumtantalietkristal, een "metaoppervlak" genoemd, " ontworpen door het Michigan-team van Anthony Grbic en gebouwd door Purdue-onderzoekers.

De onderzoekers gebruikten een laser om een ​​puls van zichtbaar licht te produceren die een biljoenste van een seconde aanhoudt. De reeks antennes zorgt ervoor dat de lichtpuls versnelt langs een gebogen baan in het kristal.

In plaats van een geladen deeltje dat kilometers lang in een spiraal ronddraait, de lichtpuls verplaatste elektronen uit hun evenwichtsposities om "dipoolmomenten" te creëren. Deze dipoolmomenten versnelden langs het gebogen traject van de lichtpuls, wat resulteert in de emissie van synchrotronstraling veel efficiënter in het terahertz-bereik.

"Dit wordt nog niet gebouwd voor een computerchip, maar dit werk toont aan dat synchrotronstraling uiteindelijk zou kunnen helpen bij het ontwikkelen van on-chip terahertz-bronnen, ' zei Shalaev.