Her er partiklen, der er halvt lys og halvt stof
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Her er partiklen, der er halvt lys og halvt stof

I mange optiske systemer indeholdende bl.a. lasere og optiske fibre er det et problem, at lys kan tilbagespredes og derved give anledning til et støjsignal.

En ny type partikel, der foreløbig kun er teoretisk forudsagt, kan muligvis reducere dette problem, idet den kan føre til, at lys kun kan bevæge sig i én retning i én komponent.

Forskere fra Gil Refaels forskningsgruppe ved California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena, Californien, står bag den nye indsigt, som drejer sig om en form for kvasipartikel, der er halvt lys (en foton) og halvt stof.

Stofdelen af partiklen er en såkaldt exciton, der er en bunden tilstand af en fri elektron og et hul (som en manglende elektron i et gitterstruktur).

I en ny artikel i Physical Review X forklarer forskerne, at den nye partikel er en såkaldt topologisk polarition eller ‘topolariton’. Topologiske isolatorer er materialer, som i deres indre er isolatorer, men som kan lede en strøm på overfladen.

Læs også: Eksotisk materiale til elektronik leder kun på overfladen

Sådanne materialer har på sigt mulighed for at finde anvendelse inden for hurtige computerchips.

Læs også: Atomtynde materialer kan føre til helt ny elektronik

Gil Refael og Co. har nu gennemført en teoretisk undersøgelse, der viser, hvordan man kan sammenflette en enkelt foton med en exciton.

Knuder på energibåndene

Analysen viser, at der derved bliver slået en form for knude på energibåndene for elektronen og fotonen. Da denne egenskab er knyttet til den topologiske orden i systemet, findes den kun i det indre af materialet.

På kanten vil knuden løses op, men da den har bestemt kiralitet (snoet den ene eller den anden vej), så kan også kun løsnes op i en retning. Det betyder, at lys på kanten af systemet kun kan transporteres i en retning - det kan altså stoppe tilbagespredt lys.

Forskerne skriver i deres artikel, at det vil være en eksperimentel udfordring at udføre en struktur for topolaritoner, men på den anden findes alle ingredienser for noget sådant allerede i dag. Så opgaven er ikke umulig.

De har også et forslag til, hvordan det skal gøres. Det går ud at placere en kvantebrønd i et fotonisk bølgeleder. Med et eksternt magnetfelt kan lave og løsne de topologiske knuder for de nye kvasipartikler.

Tidligere forsøg på at lave ensretter for elektromagnetiske signaler har fokuseret på mikrobølgesignaler. Topolaritoner er interessante, fordi de kan bane vejen for ensretning af optiske signaler

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

De tingester du reklamerer for svarer vist til de radiorør som man i starten af forrige århundrede brugte som dioder.

Kan du ikke lige uddybe hvad relevansen er til det i artiklen nævnte som vel er ækvivalent med hvorledes man laver en elektrisk diode nu om dage på en computer chip ?

M

  • 2
  • 3

De tingester du reklamerer for svarer vist til de radiorør som man i starten af forrige århundrede brugte som dioder.

Hvorfor tror du det? Har du nogen anelse om hvordan de fungerer?

Artiklen giver ingen hints til fordele eller ulemper i forhold til kendte metoder til at ensrette lys. Derimod står der:

"Tidligere forsøg på at lave ensretter for elektromagnetiske signaler har fokuseret på mikrobølgesignaler. Topolaritoner er interessante, fordi de kan bane vejen for ensretning af optiske signaler"

Hvilket er åbenlyst vrøvl da man for få hundrede kroner kan købe en optisk ensretter.

Jeg ser ikke at det er min opgave at finde frem til hvad topolaritoner kan i forhold til andre metoder til at ensrette lys. Det burde ligesom være det artiklen gik ud på.

  • 6
  • 2

Jamen så er diskussionen hermed afsluttet når du ikke ved hvad du udtaler dig om.

Nej så nemt slipper du ikke. Du kom med en påstand om at eksisterende metoder var "radiorør" men du aner ikke hvordan de metoder fungerer. Du henviser til en artikel, hvor der ikke står et ord om hvordan "radiorør" fungerer. Det er for lamt.

Jeg reagerer på en påstand i Ingeniøren artikel, som ikke passer, og beviser det ved at linke til produkter der kan købes. Det mener du ikke er relevant. Også lamt.

Jeg har skimtet den videnskabelige artikel, og der står ikke et ord om alternative metoder til at ensrette lys. Ingeniøren har misforstået det der står i indledningen, da de ikke taler om at ensrette lys generelt men blot om en bestemt metode.

Hvis du er nysgerrig efter hvordan "radiorør" virker, så er det beskrevet her: https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_isol...

  • 5
  • 5

Hvis du mener at de produkter du henviser til kan fås i nm skala må du gerne henvise til det.

Bliver det ikke lidt svært når den typiske bølgelængde i en singlemode optisk fiber er 1550 nm?

Der står iøvrigt ikke et ord om at de forventer at den nye metode kan benyttes til at fremstille komponenter der er mindre end andre kendte metoder.

Må jeg spørge til din baggrund? Min er som bruger af denne teknologi. Jeg stejler når nogen i en artikel skriver at nu er en optisk diode opfundet samtidig med at der ligger en af slagsen på mit skrivebord. Er det urimeligt?

  • 5
  • 5

Jo, det er netop hvad der tales om i artiklen.

Nej, der sammenlignes slet ikke med andre metoder. Endvidere er der ingen bud på hvad en implementering vil fylde. Eller hvordan en implementering rent faktisk vil se ud for den sags skyld.

Alle andre specifikationer til en praktisk komponent mangler også. Fordi dimsen rent faktisk ikke findes.

Det interessante spektrum for kommunikation er 1500 til 1600nm cirka. Du vil ikke kunne implementere en optisk komponent der fylder mindre end et antal bølgelængder, uanset metode. Den indre kerne i singlemode fiber er 9 mikron. Optiske komponenter måles i mikron og ikke nm.

  • 3
  • 7

Jamen når du nu ved så meget bedre, hvorfor mailer du så ikke til de herrer :

Torsten Karzig, Charles-Edouard Bardyn, Netanel H. Lindner, Gil Refael

at de fuldstændig har spildt deres tid fordi du allerede kan levere hvad de har undersøgt ?

Please post din samtale med dem her - det vil unægtelig være af interesse at se hvordan de bøjer sig for din viden.

M

  • 7
  • 2

Hvad er det for noget vås at fyre af? Jeg gør dig opmærksom på at du har lavet nogle forudsætninger, som der ikke er basis for i den videnskabelige artikel.

Ligesom dig, så aner jeg intet om hvilke fordele og ulemper den nye metode måtte have. De har ikke skrevet noget om det, så derfor er det en ukendt.

Man laver noget forskning og præsenterer resultatet. Er det at spilde tiden, selv hvis der ikke er en umiddelbar anvendelse?

  • 4
  • 2

Som Michael så rigtigt skriver så sammenligner du lidt radiorør med transistorer. Tricket er her, at der er mulighed for at integrere denne funktion i et optiske kredsløb på en chip. Det er i min bog værd at skrive hjem om.

Seriously? Hvordan laver du lige et eksternt magnetfelt på 2,5 T på en chip?

I drømmer - der står ikke et ord om at de har som mål at lave en chip. Tvært imod er formålet blot at demonstrere at effekten findes.

Der er ikke noget trick her. Det er bare et forskningsresultat der beskriver en alternativ metode til at ensrette lys. Det er spændende fordi det er nyt. Men det følger på ingen måde at det har nogen bestemt anvendelse og forfatterne har ikke påstået noget i den dur.

  • 0
  • 3

I drømmer - der står ikke et ord om at de har som mål at lave en chip.

Læs nu artiklen, så kan du undgå påstande enhver kan se der ikke passer.

Jeg er svagstrøms ingeniør med baggrund indenfor nanoteknologi og særlig interesse i højenergi- samt faststoffysik. Jeg er langt fra en ekspert på området, men iflg. min vurdering er artiklen ovenover både korrekt fremført og interessant. Produktsammenligning er pt. irrelevant, da der dels ikke findes et produkt, og dels lægges op til et helt andet anvendelses område. Hvis dette viser sig at kunne anvendes i praksis, vil vi se en opfindelsen af en lang stribe komponenter, der kan være langt hurtigere end noget vi har i dag.

  • 1
  • 1

Læs nu artiklen, så kan du undgå påstande enhver kan se der ikke passer.

Jeg tror efterhånden jeg er den eneste der har læst den videnskabelige artikel her. Der står ikke et ord om at de har som mål at lave en chip - eller at lave noget som helst faktisk. Ellers er du mere end velkommen til at citere.

Den videnskabelige artikel nævner derudover ikke at anvendelsesområde.

Det er grundforskning. De præsenterer en effekt. Og så er der ikke mere i det. Der ingen her der aner om denne effekt er specielt nyttig hvis man har som formål at lave en chip, så jeg ved ikke hvor den ide kommer fra? Derfor påstanden om at nogle her bare drømmer.

Min kritik går på at Ingeniøren sidst skriver:

Tidligere forsøg på at lave ensretter for elektromagnetiske signaler har fokuseret på mikrobølgesignaler. Topolaritoner er interessante, fordi de kan bane vejen for ensretning af optiske signaler

Samt i indledningen:

I mange optiske systemer indeholdende bl.a. lasere og optiske fibre er det et problem, at lys kan tilbagespredes og derved give anledning til et støjsignal.

En ny type partikel, der foreløbig kun er teoretisk forudsagt, kan muligvis reducere dette problem, idet den kan føre til, at lys kun kan bevæge sig i én retning i én komponent.

Og det er simpelthen bare forkert. Det fremgår hellere ikke af den videnskabelige artikel. Det der står i den videnskabelige artikel er at tidligere arbejder med topolaritoner er foregået med mikrobølgesignaler og det nye arbejder viser at det også kan gøres med lys og dermed bruges til at ensrette lys. Det er ikke helt det samme som at "bane vejen" for noget man kan i forvejen. Nu har man bare en metode mere i værktøjskassen.

Jeg arbejder med optiske fiber til kommunikation (jeg driver en ISP) og vi bruger optiske ensrettere i vores net. Vi bruger dem til de eksakte formål som Ingeniøren fremhæver i indledningen. Til at undgå reflektioner ind i forstærkere. Samt til at separere TX og RX, så at man kan sende og modtage på samme frekvens på én fiber.

Jeg forstår simpelthen ikke hvorfor man skal overdynges med minus og negative kommentarer på en simpel oplysning om at artiklen indeholder faktuelle forkerte og vildledende informationer.

Produkthenvisningen synes særdeles relevant da det er et bevis på at de første afsnit i Ingeniørens artikel ikke passer og at denne nye teoretisk forudsagte effekt ikke nødvendigvis kan forbedre situationen. Det er muligt at man med denne effekt kan producere mindre komponter eller at sådanne komponenter har bedre egenskaber, men det er der bare intet grundlag i den videnskabelige artikel for at udtale sig om.

  • 1
  • 1

Jeg tror efterhånden jeg er den eneste der har læst den videnskabelige artikel her. Der står ikke et ord om at de har som mål at lave en chip - eller at lave noget som helst faktisk.

Hvis du trykker 'home' lige nu kommer du til en artikel hvor det står. Jens Ramskov har næppe grebet det fra den blå luft. Mit bud er fra en nyhed eller præsentation af stoffet. Selve den videnskabelige artikel er kun det tekniske, kort fortalt. Sjældent man beskriver anvendelsesområde; dén slags præsenterer man andre steder.

Forøvrigt skriver de selv, at det kan bruges i "semiconductor quantum wells", og så snakker vi i praksis om mikrochips.

Jeg forstår simpelthen ikke hvorfor man skal overdynges med minus og negative kommentarer på en simpel oplysning om at artiklen indeholder faktuelle forkerte og vildledende informationer.

Jeg er ikke helt overbevist om, at du har den tilstrækkelige forståelse for kvantemekanik og optisk nærfeltsteori til at kunne fortolke deres teori over i praktisk anvendelse. Dette er jeg dog overbevist om, at de selv har. Derfor skyder du helt forkert ved at fokusere på deres teoretiske artikel. Jeg har ikke umiddelbart kunnet finde andet materiale fra dem (fx. en mere læse-venlig beskrivelse), men det findes. Og det vil helt sikkert beskrive stoffet på en måde der ikke kræver man kan løse ligninger med Hamiltonian og relatere til band-gap. (Har jeg forøvrigt selv gjort engang, og lykkeligt sprunget over til noget mere simpelt)

  • 0
  • 0

Hvis du trykker 'home' lige nu kommer du til en artikel hvor det står.

Ok, og jeg følger op med at trykke ctrl-f og skriver chip. Det eneste sted ordet forekommer i Ingeniørens artikel er "Sådanne materialer har på sigt mulighed for at finde anvendelse inden for hurtige computerchips". Det kræver lidt fri fortolkning ærligt talt.

Forøvrigt skriver de selv, at det kan bruges i "semiconductor quantum wells", og så snakker vi i praksis om mikrochips.

De skriver at det kan implementeres således. Det har de til fælles med mange andre optiske komponenter, som af andre er blevet kaldt for radiorør. Singlemode fiberkomponenter bliver jo ret sjælent implementeret med prismer og spejlsystemer i fysiklokalestørrelse, vel.

Præmisen for Ingeniørens artikel er optiske kommunikationssystemer og sådanne systemer arbejder altså med bølgelængder på minimum 1200 nm. Det følger af at kvartz er gennemsigtigt for lys i disse bølgelængder, så det bliver ikke anderledes. Lys går ikke så godt rundt om hjørner og der skal være "plads" til mindst en bølgelængde, så det er altså begrænset hvor meget "nano" det kan blive.

Jeg er ikke helt overbevist om, at du har den tilstrækkelige forståelse for kvantemekanik og optisk nærfeltsteori til at kunne fortolke deres teori over i praktisk anvendelse.

Jeg har absolut ingen forudsætninger for dette. Jeg kan dog læse. Specielt hvad der ikke står. Jeg har også en videregående uddannelse hvor man dumper, hvis man ikke kan pege på grundlaget for ens antagelser.

Problemet er ikke hvad forfatterne har - men at der er en bunke mennesker her på ing.dk som mener de har det, du lige har fortalt mig at jeg ikke har, nemlig evnen til at fortolke denne artikel over i praktisk anvendelse. Mener du at du selv er på det niveau? Hvorfor kører du så hårdt på, uden at have så meget som et eneste citat at pege på?

Jeg fortolker ikke artiklen, jeg siger at i er et par stykker der læser mere end det der står. Og så påpeger jeg også noget lidt åbenlyst, som f.eks. at "kvante" og "nano" altså ikke betyder at vi pludselig kan lave optiske chips med 7 nm teknologi - det er ret åbenlyst fysisk umuligt med de relevante bølgelængder.

Det jeg har er erfaring med at arbejde med optiske systemer. Jeg har bygger ikke, men benytter diverse optiske instrumenter til at fejlfinde optiske fiberinstallationer, og det kræver en vis forståelse af hvordan det fungerer. Måske derfor jeg ikke lader mig forblænde her.

  • 1
  • 1

Ok, og jeg følger op med at trykke ctrl-f og skriver chip. Det eneste sted ordet forekommer i Ingeniørens artikel er "Sådanne materialer har på sigt mulighed for at finde anvendelse inden for hurtige computerchips". Det kræver lidt fri fortolkning ærligt talt.

Det er da præcis hvad vi siger: metoden kan muligvis bruges til microchip eller lign. opfindelser. INGEN siger at det er noget vi decideret kan forvente vil ske.

Mht. at lys fylder en del mere end elektroner har du helt ret - men der findes andre anvendelser end blot alm. transistorer. Optisk lagring, buskommunikation, mikroskoper osv. er noget man allerede har i dag. Man kan også forestille sig mikrochips opbygget af konventionelle transistorer, med en kommunikations-overflade bestående af optisk elektronik. Den slags har man også arbejdet med, men er stødt på problemer som muligvis kan løses med teknologien der er beskrevet i ovenstående artikel. Pointen er at der er mange potentielle anvendelsesmuligheder. Den eksperimentelle efterfølger på det ovenstående må vise hvad der så er mere praktisk muligt.

Jeg fortolker ikke artiklen, jeg siger at i er et par stykker der læser mere end det der står.

Mit problem er, at du læser mindre end der står. Jens Ramskov har selvf. ikke blot fundet en teoretisk artikel som beskriver noget matematisk fysik. Hvad hans kilde end er, kan jeg ikke se nogen grund til at påstå han lyver.

  • 0
  • 0

Hvad hans kilde end er, kan jeg ikke se nogen grund til at påstå han lyver.

Jeg påstår ikke han lyver. Men han har skrevet noget der er vildledende. Først afsnit i denne artikel proklamerer at reflektioner i optiske kommunikationssystemer er et problem som kan løses med en optisk ensretter - som om vi ikke allerede har optiske ensrettere. Sidste afsnit proklamerer at med denne metode kan bane vejen for at man kan fremstille optiske ensrettere - som om vi ikke allerede har optiske ensrettere. Sidste afsnit kan objektivt siges at være forkert, idet tidligere forsøg på at lave ensrettere ikke udelukkende har fokuseret på mikrobølger - man har jo med success lavet ensrettere for lys. Kan du være uenig i det?

Derudover er du nu skyldig i at læse mere ind i hvad jeg siger - jeg er ikke uenig i at man måske kan bruge den nye metode til at lave chips. Det er en mulighed. Jeg er dog skeptisk hvis det kræver magnetfelter på 2,5 T, som der antydes et sted i rapporten.

  • 1
  • 0

Og så er at lyve iøvrigt et stærkt ord. Jeg antager at journalisten har formuleret sig som han gør, fordi han ikke er klar over at der findes optiske ensrettere i fri handel. Derfor laver jeg et indlæg hvor jeg linker til de produkter.

  • 1
  • 0

Meget interessant. Topologisk fotonik er et emne med stor bevågenhed i disse år og er - som jeg skrev om i efteråret - også ét blandt flere emner i det store NATEC forskningscenter på DTU Fotonik (http://ing.dk/blog/mere-forskning-og-mindr...).

Derudover er der for nylig fra Peter Lodahls gruppe på Niels Bohr Instituttet blevet demonstreret retningsbestemt udsendelse af enkelte fotoner fra et kvantepunkt indlejret i en såkaldt "chiral" fotonisk krystal bølgeleder (Nature Nanotechnology: http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/n..., arXiv: http://arxiv.org/abs/1406.4295).

Bølgelederen har et asymmetrisk design, som - når der påtrykkes et magnetfelt over kvantepunktet - gør, at kvantepunktet kun udsender lys ind i den optiske bølgeledermode, som udbreder sig til højre (eller venstre). Vender man magnetfeltet, kobler kvantepunktet i stedet lys i den bølgeledermode, som udbreder sig i den modsatte retning, og eksperimentelt demonstreres en "retningsbestemthed" på over 90%.

  • 1
  • 0

@Jakob - du har åbenbart en vis erfaring indenfor emnet, så kan du ikke slå en streg i sandet vedr. den diskussion der har været om artiklen.

Handler den om makro komponenter, micro ditto eller for så vidt om begge dele ?

M

  • 1
  • 0

@Jakob - du har åbenbart en vis erfaring indenfor emnet, så kan du ikke slå en streg i sandet vedr. den diskussion der har været om artiklen.

Handler den om makro komponenter, micro ditto eller for så vidt om begge dele ?

Jeg har ikke fuldt diskussionen, så det ved jeg ikke, om jeg kan:-)

Men hvad jeg ved er, at forskning inden for optiske ensrettere (dioder) og ikke-reciprokke optiske systemer er ganske aktivt i disse år. Fra min egen gruppe på DTU Fotonik udgav kolleger tidligere i år resultater ang. ikke-reciprokke fotoniske krystal-baserede strukturer (http://orbit.dtu.dk/en/publications/nonrec...). Her kombineres en kavitet og en bølgeleder på en måde, således at transmissionen - af lys - igennem systemet ikke er den samme i de to retninger - hvilket netop er, hvad en diode gør.

Netop sådanne ikke-reciprokke systemer er ét af emnerne i NATEC forskningscenteret (http://ing.dk/blog/mere-forskning-og-mindr...).

Se evt. også artiklen "What is — and what is not — an optical isolator", hvor et "tungt" hold af forskere (der er mange store nanofotonik-kanoner i den forfatterliste!) udreder nogle af trådene om, hvordan man bryder reciprocitet i optiske systemer - fordi de mener, at der har været misforståelser i nogle publikationer om emnet: http://www.nature.com/nphoton/journal/v7/n...

  • 2
  • 0

mellem de to kamphaner måtte jeg desværre give op:-)

Mit indtryk er at der er tale om grundforskning på meget højt niveau.
En partikel forudsiges at kunne eksistere men er endnu ikke fundet.

Kunne det være en ide først at finde partiklen inden vi fortsætter til diskussionen af eventuelle praktiske anvendelsesmuligheder?
Grundforskning er jo nødt til at angive sådanne for at kunne rejse penge til videre forskning...

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten