อุปกรณ์ที่ใช้ชิปตัวใหม่นี้สามารถสร้างรูปร่างและควบคุมแสงสีน้ำเงินได้ สามารถลดขนาดของส่วนประกอบการฉายแสงที่ใช้ในแอพพลิเคชั่นที่เกิดขึ้นใหม่ได้อย่างมาก เช่น เทคโนโลยีความจริงเสริมและความเป็นจริงเสมือน ยานยนต์อัตโนมัติ ออปโตเจเนติกส์ และแม้แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมไอออน ดังนั้น นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียในนิวยอร์กนำโดยมิชาล ลิปสันผู้ซึ่งได้สร้าง Optical Phased Arra
ด้วยมุมมองที่กว้างซึ่งไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว
อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสประกอบด้วยเสาอากาศที่เชื่อมต่อกันหลายอันที่สร้างลำแสงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่บังคับทิศทางแบบอิเล็กทรอนิกส์ได้ ลำแสงถูกควบคุมโดยการใช้เฟสของแสงที่แตกต่างกันในแต่ละเสาอากาศ เพื่อให้คลื่นเอาท์พุตแทรกแซงอย่างสร้างสรรค์ในทิศทางเดียวและทำลายในอีกทิศทางหนึ่ง ในการเปลี่ยนทิศทางของลำแสง แสงจะล่าช้าในตัวปล่อยหนึ่งหรือเปลี่ยนเฟสสัมพันธ์กับอีกระยะหนึ่ง
เสาอากาศดังกล่าวถูกใช้เพื่อส่งสัญญาณวิทยุและโทรทัศน์มานานแล้ว แต่ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาหรือประมาณนั้น เนื่องจากเสาอากาศทำงานโดยการสั่นประจุตามโครงสร้าง ขนาดของเสาอากาศจึงต้องตรงกับโหมดเรโซแนนซ์ของความยาวคลื่นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่รองรับ สำหรับแสงที่มองเห็นได้ นั่นหมายถึงการลดขนาดเสาอากาศให้เหลือระดับนาโน
OPA เป็นทางเลือกแทนอุปกรณ์ขนาดใหญ่ ส่วนประกอบการฉายแสงที่ใช้ในปัจจุบันเพื่อกำหนดรูปร่างและควบคุมแสงที่มองเห็นได้นั้นมีขนาดใหญ่และมีขอบเขตการมองเห็นจำกัด แม้ว่า OPA จะเล็กกว่า แต่ก็มักจะทำมาจากซิลิคอน ซึ่งสามารถใช้ได้ที่ความยาวคลื่นใกล้อินฟราเรดที่ยาวกว่าเท่านั้น ความยาวคลื่นสีน้ำเงิน (488 นาโนเมตร) ต้องใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่แตกต่างกัน เช่น ซิลิกอนไนไตรด์ (SiN) ซึ่งสามารถทำงานได้ที่ความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ อย่างไรก็ตาม เซมิคอนดักเตอร์ที่พบได้น้อยเหล่านี้นำเสนอความท้าทายเพิ่มเติมสำหรับการประดิษฐ์และการพัฒนา
ทีมของ Lipson ได้พัฒนาแพลตฟอร์ม SiN
เมื่อสามปีที่แล้ว และตอนนี้ได้ปรับให้เหมาะสมเพื่อให้ทำงานที่ความยาวคลื่นแสงสีน้ำเงิน ปัญหาหลักประการหนึ่งที่พวกเขาต้องเอาชนะคือแสงที่มีความยาวคลื่นสีน้ำเงินกระจัดกระจายมากกว่าสีอื่นๆ เนื่องจากมันเดินทางเป็นคลื่นที่สั้นกว่าและเล็กกว่า Min Chul Shinผู้เขียนร่วมของการศึกษากล่าวว่าการกระเจิงที่มากขึ้นนี้นำไปสู่การสูญเสียแสงที่สูงขึ้นหากการผลิตอุปกรณ์ไม่สมบูรณ์แบบ ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือการสร้างลำแสงสีน้ำเงินที่พวกมันสามารถบังคับทิศทางการมองเห็นที่กว้าง 50 องศา
ตอนนี้พวกเขาได้สาธิต OPA ที่ทำงานที่ความยาวคลื่นสีน้ำเงินแล้ว นักวิจัยกล่าวว่าพวกเขาสามารถปรับเปลี่ยนการออกแบบอุปกรณ์สำหรับความยาวคลื่นสีแดงและสีเขียวที่ยาวขึ้นได้อย่างง่ายดาย ช่วงความยาวคลื่นที่กว้างกว่านี้จะเปิดการใช้งานต่างๆ เช่นการกระตุ้นระบบประสาทด้วยแสง ซึ่งแสงที่มองเห็นได้จะรวมเข้ากับพันธุวิศวกรรมเพื่อควบคุมเซลล์ประสาทและเซลล์อื่นๆ ในเนื้อเยื่อที่มีชีวิต ตัวอย่างเช่น ผู้เขียนนำร่วมAseema Mohantyกล่าวว่าเทคโนโลยีระดับชิปของกลุ่มนี้สามารถนำมาใช้เพื่อควบคุมอาร์เรย์ของลำแสงขนาดไมครอนเพื่อกระตุ้นแท็กที่ไวต่อแสงบนเซลล์ประสาทในรูปแบบสัตว์ที่เป็นโรคสมอง
ลดการใช้พลังงานเช่นเดียวกับออพโตเจเนติกส์ OPA สีน้ำเงินใหม่อาจมีประโยชน์ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมไอออนที่ติดอยู่ ซึ่งต้องใช้เลเซอร์ในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้สำหรับการกระตุ้นด้วยแสงระดับไมครอน นอกจากนี้ยังอาจใช้ในรถยนต์แบบโซลิดสเตตขนาดเล็กพิเศษบนยานยนต์อัตโนมัติ และสำหรับการสร้างจอแสดงผล AR/VR ที่เล็กและเบากว่าอย่างเห็นได้ชัด
นักวิจัยซึ่งรายงานงานของพวกเขาในOptics Letters
ตอนนี้กำลังวางแผนที่จะลดการใช้พลังงานไฟฟ้าของ OPA ของพวกเขา การดำเนินการที่ใช้พลังงานต่ำจะมีความสำคัญสำหรับแอปพลิเคชันที่กล่าวถึงข้างต้นKirrander ชี้ให้เห็นว่าเทคนิคนี้สามารถนำไปใช้ในการศึกษาระบบต่างๆ ได้ แต่อาจเป็นเรื่องยากที่จะนำไปใช้กับสถานการณ์ที่อิเล็กตรอนและอะตอมเคลื่อนที่ในช่วงเวลาเดียวกัน “ด้วยการปรับปรุงเพิ่มเติมในการทดลองและการวิเคราะห์ข้อมูล เราคาดการณ์ว่าเราจะสามารถจับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์และตำแหน่งของอะตอมได้พร้อมกันตลอดกระบวนการไดนามิกที่ซับซ้อน”
นักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐอเมริกาและจีนได้พัฒนาสีทาสองชั้นที่สามารถทำให้พื้นผิวที่มีแสงแดดเย็นลงได้อย่างมาก แต่มีหลายสีให้เลือก นักวิจัยกล่าวว่าสารเคลือบใต้ชั้นที่กระจายแสงอาทิตย์สามารถทำให้พื้นผิวเย็นลงเมื่อได้รับแสงแดดจ้าเกือบ 16 °C เมื่อเทียบกับสีทั่วไป การเคลือบดังกล่าวสามารถนำไปใช้กับอาคาร รถยนต์ และแม้กระทั่งสิ่งทอเพื่อเพิ่มการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีในช่วงฤดูร้อน ทีมงานกล่าว
จากข้อมูลของสำนักงานบริหารข้อมูลด้านพลังงานของสหรัฐอเมริกา ประมาณ 15% ของการใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนในสหรัฐฯ เป็นการระบายความร้อนให้กับพื้นที่ภายในอาคาร นอกจากจะใช้พลังงานมากแล้ว การทำความเย็นโดยทั่วไปยังต้องการการใช้สารหล่อเย็นที่อาจสร้างความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม ส่งผลให้มีความสนใจอย่างมากในการพัฒนาแนวทางทางเลือกที่ใช้พลังงานต่ำและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในการทำความเย็นอาคาร
สิ่งหนึ่งที่ได้รับความสนใจเป็นอย่างมากคือการใช้พื้นผิวที่สะท้อนแสงอาทิตย์ได้ดีมาก Yuan Yangนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียในนิวยอร์กซิตี้ กล่าวว่า หากคุณเพิ่มการสะท้อนแสงของผนังหรือหลังคาได้ คุณก็สามารถลดความร้อนจากแสงอาทิตย์ และลดการใช้ไฟฟ้า ได้
หมดปัญหากวนใจการทำสิ่งนี้ให้สำเร็จสามารถทำได้ง่ายๆ เหมือนกับการทาสีพื้นผิวสีขาวหรือปิดทับด้วยกระจกหรือพื้นผิวโลหะที่มีการสะท้อนแสงสูง นักวิจัยยังได้ศึกษาโครงสร้างโฟโตนิกอื่นๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้นและเป็นธรรมชาติที่มีการสะท้อนแสงสูง ปัญหาของแนวคิดเหล่านี้คือการสะท้อนแสงแดดทั้งหมดหรือเกือบทั้งหมด ทำให้อาคารสว่างไสวอย่างเห็นได้ชัด และมีตัวเลือกที่จำกัดในการเพิ่มสีสันให้กับอาคาร
เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ Yang และเพื่อนร่วมงานของเขาจึงมุ่งเน้นไปที่การสะท้อนแสงอินฟราเรดในช่วงความยาวคลื่น 0.74–2.5 μm (ความยาวคลื่นใกล้ถึงสั้น) แสงนี้คิดเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมด ดังนั้นการสะท้อนส่วนนี้ของสเปกตรัมจะช่วยลดความร้อนจากแสงอาทิตย์ได้อย่างมาก เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ นักวิจัยได้พัฒนาสารเคลือบที่ประกอบด้วยสองชั้น ชั้นนอกเป็นสีเชิงพาณิชย์ที่ให้สี และชั้นในสะท้อนความยาวคลื่นอินฟราเรดใกล้ถึงสั้นเพื่อลดความร้อนจากแสงอาทิตย์
Credit : jpperfumum.com lostsocksoftware.com luxuryleagueaustin.net minervagallery.org mypercu.com
