Thứ Bảy 05/04/2014 - 09:08

Thiết kế nanolaser từ sự rối loạn không thể tránh khỏi

Hiện nay, các nhà nghiên cứu trên thế giới đang tiến hành phát triển các chip quang có thể điều khiển ánh sáng bằng các cấu trúc nano.

Chúng có thể được sử dụng cho các vi mạch trong tương lai dựa vào ánh sáng (photon) thay cho điện tử - có nghĩa là lượng tử thay thế điện tử.

Nhưng có một điều đã được chứng tỏ là không thể đạt được các cấu trúc nano photon hoàn hảo: không thể tránh khỏi một chút chưa hoàn chỉnh. Giờ đây, các nhà nghiên cứu thuộc Viện Niels Bohr phối hợp với DTU (Technical University of Denmark) đã phát hiện ra rằng, các cấu trúc nano không hoàn hảo có thể cung cấp các chức năng hoàn toàn mới. Họ chỉ ra rằng các chip quang không hoàn hảo có thể được sử dụng để sản xuất "nanolasers", nguồn ánh sáng compac và có hiệu suất năng lượng cao. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí khoa học Nature Nanotechnology.

Các nhà nghiên cứu sử dụng các màng tinh thể quang tử cực nhỏ với chiều rộng màng 25 micromet (1 micromet bằng một phần ngàn milimet), và độ dày là 340 nanomet (1 nanomet bằng một phần nghìn micromet). Các tinh thể được chế tạo từ vật liệu bán dẫn asenua gali (GaAs). Họ khắc lên vật liệu các lỗ hợp quy ở khoảng cách 380 nanomet. Các lỗ này đóng vai trò như những tấm gương bên trong phản chiếu ánh sáng và vì thế có thể dùng để điều khiển sự truyền ánh sáng trong một chip quang. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng đạt được các cấu trúc lỗ hợp quy càng hoàn thiện càng tốt để điều khiển ánh sáng trong một mạch quang nhất định.

Khai thác sự rối loạn không tránh khỏi

Nhưng trên thực tế, không thể tránh được những bất thường nhỏ trong quá trình chế tạo chip quang và điều này có thể là một vấn đề lớn, vì nó có thể dẫn đến việc mất mát ánh sáng và do đó làm giảm chức năng. Các nhà nghiên cứu thuộc Viện Niels Bohr giờ đây đã có thể biến vấn đề không hoàn hảo thành một lợi thế.

Theo Peter Lodahl, giáo sư và cũng là trưởng nhóm nghiên cứu Quang lượng tử thuộc Viện Niels Bohr, trường đại học Copenhagen cho biết, các chip quang chưa hoàn chỉnh cực kỳ phù hợp cho việc bắt các tia sáng. Khi ánh sáng chiếu vào một con chip không hoàn hảo, nó sẽ đập vào nhiều lỗ nhỏ bất thường (không đúng quy tắc), điều đó làm phản chiếu ánh sáng theo những hướng ngẫu nhiên. Do những phản chiếu tới lui, tự nhiên ánh sáng bị giữ lại trong cấu trúc nano và không thể thoát ra. Điều đó cho phép khuếnh đại ánh sáng, dẫn đến các điều kiện rất thuận lợi để tạo ra các tia laser compac hiệu suất cao.

Thử nghiệm với ánh sáng tạo sẵn

Các nhà nghiên cứu đã thiết kế ra các tinh thể photon và tiến hành thí nghiệm với ánh sáng tạo sẵn. Nguồn sáng được tích hợp vào chính tinh thể photon và bao gồm một lớp các nguyên tử nhân tạo có thể phát ra ánh sáng (thành phần cơ bản của ánh sáng là các photon). Các photon được truyền qua tinh thể trong như thủy tinh và có các lỗ nhỏ. Khi một photon va vào một lỗ, nó phản chiếu và được hướng vào ống dẫn sóng, đó là một "dấu photon" (photon track) và có thể sử dụng để định hướng các photon đi qua tinh thể quang tử. Tuy nhiên, do các lỗ không hoàn hảo nên ánh sáng sẽ chiếu tới và lui trong ống dẫn sóng của tinh thể quang tử, gia tăng cường độ và biến thành ánh sáng laser. Kết quả thu được là tia laser ở thang độ nanomet và có ứng dụng tiềm năng rất lớn.

Ước mơ về Internet lượng tử

Theo các nhà nghiên cứu giải thích, kết quả của thí nghiệm điều khiển ánh sáng và tạo ra ánh sáng laser ở thang độ nanomet có thể ứng dụng để chế tạo các vi mạch dựa vào photon thay cho điện tử, như vậy có thể đặt nền móng cho công nghệ truyền thông quang lượng tử trong tương lai. Với các nguồn laser tạo sẵn, chúng ta có thể kết hợp các linh kiện quang học và nó cho phép thực hiện các chức năng phức tạp. Ước mơ cuối cùng là tạo nên "internet lượng tử" là nơi thông tin được mã hóa trong các photon riêng biệt. Kết quả công trình nghiên cứu cho thấy sự rối loạn không tránh khỏi trong chip quang không phải đã là một giới hạn và thậm chí có thể khai thác trong các điều kiện thích hợp.

Theo NASATI

____________________________

*Mọi liên hệ về viết bài tin cho Chuyên mục Khoa học xin gửi đến E.mail: thaolam@dantri.com.vn

MỚI NHẤT
Thịt ướp bia làm giảm tác hại của chất gây ung thư khi nướng
Thịt ướp bia làm giảm tác hại của chất gây ung thư khi nướng

(Dân trí) - Thịt nướng là món ăn không thể thiếu trong các bữa tiệc ngoài trời vào mùa hè. Tuy nhiên, các chất có hại trong thịt nướng có thể là nguy cơ gây ung thư.

Thứ ba, 08/04/2014 - 09:57

Sếu đầu đỏ cũng bỏ Việt Nam sang Campuchia
Sếu đầu đỏ cũng bỏ Việt Nam sang Campuchia

"Riêng năm nay, tỉ lệ sếu giảm đột biến, thấp nhất trong 14 năm qua. Năm nay, phần lớn đàn sếu ở lại Campuchia chứ không về Việt Nam"

Thứ ba, 08/04/2014 - 09:55

Dưa hấu giúp giảm huyết áp, tránh nguy cơ đau tim?
Dưa hấu giúp giảm huyết áp, tránh nguy cơ đau tim?

(Dân trí) - Một nghiên cứu mới cho thấy dưa hấu làm giảm huyết áp cao ở những người thừa cân và có thể làm giảm nguy cơ bị đau tim.

Thứ ba, 08/04/2014 - 09:50

Vào “sào huyệt” của những công nghệ điều khiển bằng mắt
Vào “sào huyệt” của những công nghệ điều khiển bằng mắt

(Dân trí) - Khi công nghệ cảm ứng đang làm mưa làm gió trên thế giới bằng những ứng dụng trên điện thoại, máy tính, công nghệ điều khiển bằng mắt và theo dõi mắt lại phát triển theo hướng ít ồn ào hơn, nhưng cũng không kém phần hiệu quả và thiết thực đối với cuộc sống của hàng triệu người trên thế giới.

Thứ hai, 07/04/2014 - 05:52

Quạ thông minh bằng trẻ 7 tuổi
Quạ thông minh bằng trẻ 7 tuổi

Quạ là loài sinh vật thông minh hơn phỏng đoán của chúng ta lâu nay, với khả năng suy luận tương đương một đứa trẻ 7 tuổi.

Thứ hai, 07/04/2014 - 09:10

Phát hiện cách biến than chì thành kim cương
Phát hiện cách biến than chì thành kim cương

Các nhà nghiên cứu Mỹ vừa phát hiện một cơ chế tiềm năng mới, giúp biến than chì thành kim cương.

Thứ hai, 07/04/2014 - 09:08

Miếng dán điện tử theo dõi sức khỏe
Miếng dán điện tử theo dõi sức khỏe

(Dân trí) - Đeo thiết bị trên cổ tay hoặc gắn vào thắt lưng theo dõi khi tập thể dục rất phổ biến năm 2013. Gần đây, các kỹ sư đã thiết kế miếng dán mỏng, mềm dẻo kết hợp với thiết bị điện tử theo dõi sức khỏe không dây tinh xảo có thể dán trên da.

Thứ hai, 07/04/2014 - 09:06

Chén Thánh huyền thoại xuất hiện ở Tây Ban Nha
Chén Thánh huyền thoại xuất hiện ở Tây Ban Nha

Hàng đoàn khách kéo về bảo tàng thuộc nhà thờ ở San Isidoro (Tây Ban Nha) khi cuốn sách "King of the Grail" mới xuất bản tuần qua tiết lộ chiếc chén cổ ở đây là Chén Thánh mà chúa Giê-su đã dùng trong Bữa tối cuối cùng.

Thứ hai, 07/04/2014 - 08:55

Gần 200 sinh viên tham gia thi Olympic Hóa học toàn quốc năm 2014
Gần 200 sinh viên tham gia thi Olympic Hóa học toàn quốc năm 2014

(Dân trí) - Sáng ngày 6/4, Hội thi Olympic Hóa học sinh viên toàn quốc lần 8 - năm 2014 chính thức khai mạc tại Trường ĐH Cần Thơ.

Chủ nhật, 06/04/2014 - 06:13

Muốn thành công, hãy sáng tạo
Muốn thành công, hãy sáng tạo

Học tiến sỹ ở Mỹ chuyên ngành khoa học Nano, được nhiều công ty tại Mỹ mời về đầu quân nhưng Nguyễn Hữu Phước Nguyên (sinh năm 1983) từ chối để về nước với mong muốn phát triển ứng dụng công nghệ Nano ở Việt Nam.

Chủ nhật, 06/04/2014 - 01:12

Vương quốc rắn
Vương quốc rắn

(Dân trí) - Khu quản lý động vật hoang dã Narcisse cách 6km về phía bắc tỉnh Manitoba, Canada, là nơi tập trung số lượng loại rắn Garter sọc đỏ lớn nhất thế giới.

Thứ bảy, 05/04/2014 - 09:12

Đại dương rộng lớn trên mặt trăng của sao Thổ
Đại dương rộng lớn trên mặt trăng của sao Thổ

(Dân trí) - Các nhà nghiên cứu Italy và Mỹ sử dụng Cassini- một tàu vũ trụ của NASA- châu Âu thám hiểm sao Thổ và các ngôi sao của nó trong 17 năm đã phát hiện một đại dương rộng lớn bên dưới bề mặt băng giá của mặt trăng Enceladus của sao Thổ.

Thứ bảy, 05/04/2014 - 09:11

ĐÁNG QUAN TÂM
Cơ nhân tạo tự liền sau chấn thương
Cơ nhân tạo tự liền sau chấn thương

Những chấn thương thể thao nghiêm trọng hoặc bệnh tật có thể làm tổn hại các cơ của con người và ảnh hưởng tới chất lượng cuộc sống của chúng ta.

Thứ bảy, 05/04/2014 - 09:04

Xe hơi của Volvo cho biết tình trạng đường xá
Xe hơi của Volvo cho biết tình trạng đường xá

Trong một dự án thí điểm được hãng xe hơi Thụy Điển Volvo công bố, các xe hơi của hãng này sẽ thông báo về tình trạng đường xá đến cơ quan chịu trách nhiệm bảo trì đường bộ.

Thứ sáu, 04/04/2014 - 08:29

Sông băng Nam Cực đang tan chảy nhanh chóng
Sông băng Nam Cực đang tan chảy nhanh chóng

(Dân trí) - Sông băng Nam Cực đang tan chảy với tốc độ nhanh chóng 77% so với 40 năm trước. Nếu chúng sụp đổ hoàn toàn, mực nước biển sẽ tăng lên 1,2m.

Thứ sáu, 04/04/2014 - 08:28

Phi công có quyền tắt thiết bị tiếp sóng trên máy bay?
Phi công có quyền tắt thiết bị tiếp sóng trên máy bay?

Cơ quan điều tra tin rằng, một trong các phi công trên máy bay MH370 mất tích của Malaysia Airlines đã cố tình tắt thiết bị tiếp sóng ngay trước khi vào không phận Việt Nam, có thể nhằm che giấu vị trí của máy bay hoặc gây khó khăn cho quá trình tìm kiếm.

Thứ sáu, 04/04/2014 - 08:24

Bí quyết khiêu vũ hút hồn người khác phái
Bí quyết khiêu vũ hút hồn người khác phái

Bí quyết để đàn ông có điệu nhảy hút hồn phái yếu là sử dụng nửa trên cơ thể và tránh vẫy hoặc xoay tay điên cuồng, theo một nghiên cứu mới.

Thứ sáu, 04/04/2014 - 08:22

Bí ẩn về tàu vũ trụ tuyệt mật của Mỹ
Bí ẩn về tàu vũ trụ tuyệt mật của Mỹ

Một con tàu vũ trụ không người lái bí ẩn của Lầu Năm góc, Mỹ vừa phá vỡ kỷ lục tự lập trước đó về thời gian di trú trong quỹ đạo lâu nhất, suốt hơn 469 ngày.

Thứ sáu, 04/04/2014 - 08:20

Thủ phạm gây khó tìm kiếm máy bay MH370
Thủ phạm gây khó tìm kiếm máy bay MH370

Rác trôi nổi trong dòng hoàn lưu Ấn Độ Dương đang gây khó khăn cho những nỗ lực truy lùng phi cơ MH370 mất tích của Malaysia Airlines, do các đội tìm kiếm nhận nhầm chúng với những mảnh vỡ máy bay.

Thứ năm, 03/04/2014 - 09:15

Thiết bị che giấu âm thanh 3D đầu tiên trên thế giới
Thiết bị che giấu âm thanh 3D đầu tiên trên thế giới

Các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Duke vừa tạo ra một thiết bị đặc biệt đầu tiên trên thế giới có khả năng che giấu âm thanh 3D.

Thứ năm, 03/04/2014 - 09:13

Sáng kiến xây ga tàu… thẳng đứng
Sáng kiến xây ga tàu… thẳng đứng

Các ga tàu điện ngầm ở những thành phố lớn như London (Anh) và New York (Mỹ) theo truyền thống thường là các cấu trúc rộng lớn, giống như thánh đường.

Thứ năm, 03/04/2014 - 09:11

Phát hiện lăng mộ 3.300 tuổi ở lối vào Kim tự tháp Ai Cập
Phát hiện lăng mộ 3.300 tuổi ở lối vào Kim tự tháp Ai Cập

(Dân trí) - Phát hiện lăng mộ niên đại khoảng 3.300 năm tại nghĩa trang cổ Abydos, Ai Cập. Lăng mộ ở phía bên trái lối vào của một kim tự tháp cao 7 mét.

Thứ năm, 03/04/2014 - 09:10

Bò tót lần đầu tiên xuất hiện tại Quảng Nam
Bò tót lần đầu tiên xuất hiện tại Quảng Nam

Người dân tại xã Jơ Ngây (huyện Đông Giang, Quảng Nam) khi đi làm rừng đã phát hiện một con bò tót đang ăn cỏ bên bìa rừng vào ngày 29/3. Đây là lần đầu tiên người bò tót xuất hiện tại khu vực này.

Thứ năm, 03/04/2014 - 09:05

Vi khuẩn gây ra đại tuyệt chủng trên Trái đất
Vi khuẩn gây ra đại tuyệt chủng trên Trái đất

Theo một nghiên cứu mới công bố, cuộc đại tuyệt chủng tồi tệ nhất trong lịch sử Trái đất gây ra bởi vi khuẩn.

Thứ tư, 02/04/2014 - 09:14