Голографическое телевидение. В MIT - прорыв.
Специалисты Массачусетского технологического института впервые смогли создать оптическую фазированную антенную решетку (ФАР). Помимо всего прочего, она позволит создавать голографические телевизоры, в которых объект можно будет рассматривать со всех сторон.
Управлять лучом света можно двумя способами: с помощью механических приводов, поворачивающих лампочку, а также варьируя фазу света. В последнем случае интерференция света от двух излучателей позволяет создавать направленный световой луч. Говоря проще, световые лучи излучателей гасят другу друга в одних направлениях и усиливают в других, в результате чего формируется направленный луч. Принцип ФАР хорошо известен и используется в радиолокационных станциях, но специалистам MIT впервые удалось сделать аналогичную крупную оптическую антенну. Это настоящая революция в оптике.
Оптическая ФАР MIT состоит из массива 4096 излучателей, которые размещены на одном кристалле кремния (576×576 мкм).
Излучатели проецируют изображение логотипа MIT. При этом свет излучают все 4096 источника света, но благодаря изменению направления лучей на несколько миллиметров, получается не ровное световое пятно, а логотип. Также ученые продемонстрировали и второй образец ФАР – с 64 излучателями. Данный чип отличается возможностью менять фазу и может создавать движущееся изображение.
Новая технология может найти применения в самой широкой сфере: от более дешевых и эффективных дальномеров, до медицинских устройств и голографических телевизоров. Кремниевые чипы с оптическими ФАР можно производить в промышленных масштабах, единственный недостаток технологии - это наличие большого количества управляющих проводов (по числу излучателей). Для больших ФАР это может стать проблемой, правда разработчики заявляют, что она решаема.
Комментарии
Мечта писателей-фантастов близка к осуществлению!
А если кто-то войдет, не ожидая этого увидеть?
В Юниверсал Студии есть аттракцион мультик в 4D. Ну 3D - понятно, сидите в очках. А четвертое - тактильные ощущения. Например, в переднем кресле стоит пульверизатор, когда на экране кто-то чихнул - вам в физию брызжет водичка. А под креслами тонкие проволочки. Когда с экрана убегает стая паучков, они теребят ваши ноги.
Народ орал, женщины вскакивали на сидения ногами...
Прелесть!
А чё, с плёнками не выходит?
Точно!
Перепутал!
Пардоньте великодушно.
Это зависит только от точности фазирования. Мне пока вообще непонятно, как удалось сделать то, что написано...
Наверное это что-то типа набора полупроводниковых лазеров, каждый из которых находится на индивидуально управляемом пьезоэлементе. В общем сложновато. В смысле на пределе точностных возможностей. Но ведь главное начать...
http://www.jetpletters.ac.ru/ps/1960/article_29676.shtml
Но это технически, конечно же, проще...
Состояния поверхностных атомов - это очень интересно. Насколько я понимаю они еще не рассчитываются. Или я отстал от жизни?
Что там со стехиометрией и адсорбцией?
После обработки получается реальная картинка поверхности или усредненная?
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039602812002191
Точность только невысока. Ну дак и поверхность не больно-то однородна. Как оказалось в нашем случае самый поверхностный слой растянут в базисной плоскости. И чтоб ему сохранить когерентную связь с объёмным кристаллом, ему приходится гофрироваться.
Относительно стехиометрии. Фокус в том, что такие атомно-разрешающие методики можно применять только для поверхностей близких к атомно-гладким. А тогда у них со стехиометрией всё в порядке. Однако, ежли всё это дополнить туннельной микроскопией, то можно наблюсть и атомные дефекты. Посчитать их не удастся из-за ограниченности области обзора, но природу определить можно и оценить концентрацию довольно грубо тоже. С адсирбцией пока не связывались. Хотя планы такие есть.
Картина кончно же усреднённая. Вопрос по какому объёму? Определяется пятном.
Мы использовали лабораторный спектрометр. Поэтому пятно довольно большое, иначе не хватило бы интенсивнсти. На синхротронах пятна меньше, но всё равно микроны.
Я примерно так это себе и представлял, но представлять и знать - это настолько разные вещи...
a - Общий вид поверхности скола. Светлое - поднято относительно среднего положения, тёмное - опущено. Бесформенные большие светлые и тёмные участки - гофрированность верхнего слоя.
b - вакансия халькогена.
с - вакансия титана
Дефектность, таким образом, по Шоттке - компенсирующие друг друга вакансии в обеих подрешётках. Концентрацию посчитать не возможно - ограничена область обзора. А вдруг попали в особо дефектное место? Или наоборот.
d - мезоскопический дефект. Скорее всего связан с локальным нарушением координации титана халькогеном. Должен быть заряжен отрицательно. Надеемся, что может взаимодействовать с дефектами внедрения и формировать сложные мезоскопические структуры.
e и f - распределение атомов халькогена по высоте в мезоскопическом дефекте.
Таким образом, поверхность не идеальна. Дефекты наблюдаются. Но подсчёту не поддаются.
Это понятно.
Я имел в виду совсем другое - если вы не попали случайно на межкристаллитную спайку, то обе поверхности раскола зеркально повторяют друг друга - если на одной не хватает атома халькогена, то на другой - этот атом будет лишним. А так как поверхности статистически идентичны, то и стехиометрия статистически будет соблюдаться.
А картинки красивые. Спасибо.
Золотые слова!
Поэтому приходится вводить специальную поверхностную концентрацию, отличающуюся от объёмной вдвое. Мы научились вводить в межслоевое пространство атомы других металлов и добиваться чтобы они там упорядовачились. Но при сколе половина (примерно) уходит со сколотой частью, а половина остаётся. И через это никакого порядка.
Так досадно!!!
Но это же только при скалывании. И то лишь до тех пор, пока поверхность можно считать ювенильной...
Примените любой способ обработки поверхности (травление, окисление, восстановление, электрохимическая обработка) и все тут же изменится.
Не говоря уже о таких сильнодействующих вещах как электрохимия...
Была идея натаскать атомов со всей поверхности и на небольшом её участке руками (ну, то есть зондом туннельного микроскопа) смастерить упорядоченную структуру. Собственно, идея и сейчас жива, только руки не доходят...
А массированные обработки - напыление, травление, адсорбция и пр. - это только наоборот в беспорядок дорожка. В принципе, сие тож не так уж плохо - в объёме, скажем, у нас порядок и хорошая проводимость, а на поверхности изолятор из-за беспорядка. Оптика получается интересная... Но я люблю наоборот - чтоб порядок был. В детстве в кубики не наигрался.
Так вы хотели получить идеальную поверхность?
А зачем??? Она ведь существует только ограниченное время - все равно на нее быстренько налипнет всякая дрянь или испарится что-то нужное.
А массированные обработки я предложил, так как подумал, что вам интересно допировать поверхность...
Что же касается "зачем"?, то основных причин было 2. Во-первых, это TiSe2 в нём наблюдается загадочный переход с формированием состояния с Волной Зарядовой Плотности. И есть сильные подозрения, что это не-Пайрлсовская волна, а состояние экситонного изолятора (ЭИ). Его предсказывали Келдыш и Копаев ещё в 70-х годах, но до сих пор такое состояние не наблюдалось так, чтобы это было несомненно. С другой стороны, Гинзбург предлагал модель поиска сверхпроводимости с экситонным спариванием. Поэтому казлось бы TiSe2 может оказаться где-то на грани, тем более, что небольшими искажениями удаётся перевести его в сверхпроводящее состояние.
Но!
Для образования ЭИ необходимо наличие полуметалличности, а все спекральные работы показывают, что в TiSe2 присутствует щель. С другой стороны, все спектральные методы поверхностно чувствительны.
Ну, и потом, мы ж даже не были уверены, что всё это сработает. Поэтому и использовали самую структурно простую систему с самой идеальной поверхностью.
Сейчас пробуем получить такую же картину с кристалла Ti(SSe). То есть часть халькогена замещена другим, с другим размером. Интересно посмотреть на эволюции мезоскопических дефектов.
Успехов вам.
"это означает, что поверхность структурно сильно отличается от объёма."
В этом вы уже убедились - та самая волнистость поверхности, возможно, и создает щель.
А длина волны ЗП совпадает (или кратна) с периодом поверхностных волн?
Волнистость поверхности - следствие растяжения поверхностного слоя вдоль его плоскости. Не помещается он на кристалле, без гофрированности - лишнее торчит. С ВЗП это не связано. ВЗП строго удваивает период решётки по всем направлениям.
Видите ли, в этой команде я - конструктор материалов. Кристаллы выращиваю, с материалами разбираюсь. А остальная публика - химики, их интересуют химические реакции, а они с поверхности происходят. Ну вот и спелись мы... Но диссонанс остаётся - мне надо дальше с материалами разбираться, а публика тянет в сторону всяких модных и практически как-бы важных приложений. Типа топологических изоляторов. По счастию, в наш дуэт лебедя с раком недавно вмешалась щука, которой тож надо в мою сторону. Так что, глядишь, ещё чё-нить интересное намеряем.
Вы так говорите, как будто поверхностный слой - это покрывало, которое можно двигать по кристаллу. :)
Мне кажется, что лучше не отвлекаться от его атомарного строения и говорить о разбухании электронных оболочек, возникновении напряжения поверхностного слоя и выпучиваний и прогибов над дислокациями, которые расположены в глубине кристалла. (ИМХО)
Что же до дислокаций, то мы их тут как раз неплохо изучили. Они формируют устойчивые сетки, как на фотке с просвечивающего микроскопа
Размер ячейки сетки порядка микрона, то есть примерно вдвое больше чем всё поле наблюдения в сканирующем туннельном микроскопе. Так что это - не они.
Тогда остается только расправить верхний слой на нижних. :)))
А дислокации красивые. :)
Чем обусловлена такая их регулярность?
Чем вызвана регулярность дислокаций науке (в моём лице) достоверно неизвестно. Однако, моё лицо предполагает, что методом приготовления фольги. Это же просвечивающий микроскоп, ему для хорошей картинки нужна фольга где-то в 1000 ангстрем. Фольги готовим по графеновой технологи - скотчем. Вот и оказалось, что в зависимости от угла растрескивания получаются сетки с разным размером ячейки - чем больше угол тем мельче ячейка. При этом дислокации сетки не участвуют в деформации. Так что, в исходном кристалле их может или вовсе не быть или быть совсем мало и стоять они будут ещё реже чем через микрон.
Я думал о чисто механическом способе - типа капилляра натекателя с гелием над образцом. Силу ударов можно регулировать температурой газа.
"оказалось, что в зависимости от угла растрескивания получаются сетки с разным размером ячейки - чем больше угол тем мельче ячейка."
Я как раз думал и о втором способе расправления верхнего слоя - изгибом. То есть сначала деформировать образец, чтобы он стал вогнутым, потом отрихтовать гелием и потом вернуть в плоское состояние. Тогда верхний слой может натянуться и расправиться.
Гелий - он полегче, адсорбироваться будет послабже, однако, полной уверенности тож нету.
И потом, а как мы узнаем, что слой расправился? Вся наша техника работает в хорошем вакууме. Ежли гелий напустить, не будет работать. А если напустить мало, то и импульсу поверхности передастся мало. Либо разгонять его надо...
В общем, не вижу возможности.
Есть другой путь. Щель обеспечивает характерную температурную зависимость сопротивления. Наносим контакты строго на поверхность и напряжением затвора пытаемся распрямить слой. Проблема в том, чтобы нанести контакты и затвор не испортив ювенальности поверхности. Пока не знаю как это сделать.
Думаем пока.
И потом, а как мы узнаем, что слой расправился? Вся наша техника работает в хорошем вакууме. Ежли гелий напустить, не будет работать. А если напустить мало, то и импульсу поверхности передастся мало. Либо разгонять его надо..."
Адсорбироваться не должен, как и аргон - он же инертный, а вот залезать между слоями будет - я об этом не подумал.
Мысль была не напускать, а как бы обстреливать одиночными атомами - то есть остаточное давление в камере должно оставаться почти таким же, а длина свободного пробега была достаточной, чтобы атомы гелия не соударялись и не рассеивались до попадания в мишень. Энергию надо считать и подбирать температуру натекателя, чтобы как раз хватило прибить бугры.
Или просто отжигать поверхность световым пучком...
В общем тема интересная и экспериментов можно придумать кучу. Был бы толк...