Vollständige Version anzeigen : Chip mit Brechungsindex Null: schneller als Licht


Carla Columna
22.10.2015, 16:56

Neuer Chip beschleunigt Licht ins Unendliche

Zugegeben der Titel (schneller als Licht) ist reißerisch, allerdings ist "Licht" ein gröberer Überbegriff und damit nicht falsch.

Licht, dass schneller als die Lichtgeschwindigkeit ist. Was unmöglich klingt, ist zumindest unter bestimmten Bedingungen machbar. Und steht nicht mal im Widerspruch zu Einsteins Relativitätstheorie. Denn die Rede ist von der Phasengeschwindigkeit, also der Geschwindigkeit, mit der ein einzelner Wellenberg des Lichts unterwegs ist, nicht um die Gesamtgeschwindigkeit des Lichts. Im Vakuum entspricht die Phasengeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit, aber in bestimmten Materialien lässt sich eine Abweichung feststellen.

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Metamaterial mit einen Brechungsindex von Null: “Wenn dies der Fall ist, dann wird die Phasengeschwindigkeit unendlich. An diesem extremen Limit wird die Wellenlänge im Material unendlich groß und die Phase ist überall konstant”, erläuterten Yang Li von der Harvard University und seine Kollegen.


Bei dem Chip handelt es sich um eine quadratische Fläche aus einem Polymer, das winzige Silizium-Säulchen enthält. Jede dieser Säulen ist 690 Nanometer hoch und 211 Nanometer dick, und auf der lichtleitenden Schicht ist ein begrenzender Goldfilm. Der Lichtstrahl wird von einem Silizium-Wellenleiter in das Material eingeleitet. Dort wird das Licht auf bisher nie dagewesene Art und Weise manipuliert.

“Bisherige optische Schaltkreise werden durch die schwache und ineffektive Energieerhaltung der konventionellen Silizium-Wellenleiter gehemmt. Das Metamaterial mit Null-Brechungsindex sorgt dagegen durch seine hohe innere Phasengeschwindigkeit für volle Übertragung – egal wie das Material konfiguriert ist”


Einsatzmöglichkeiten wären neuartige Kopplungsformen elektromagnetischer Strahlung oder bessere Verschränkung von selbst weit entfernten Quantenbits.


Quelle: (;;;nature~com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton;2015;198;html)

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raid-rush
22.10.2015, 17:03

Ich stelle mir da eher ganze Systeme auf Lichtbasis vor, Fototransistoren bzw Photonen-Transistoren (;;;mpg~de/8325258/optischer_transistor) gibt es ja schon, wenn die Technik noch besser wird, wäre das eine Revolution. Wenn man die bisherige Trägheit und Abwärme so auf fast 0 reduzieren könnte, wäre jeder Prozessor und Chip millionenfach schneller als jetzt.


raid-rush
04.06.2016, 16:47

Dazu ist mir eine Idee gekommen für einen Lichtspeicher der das Energieproblem der Zukunft lösen könnte. Theoretisch ist es so möglich Licht unendlich oft hin und her zu reflektieren ohne Energieverlust oder mit nur sehr geringem. Dabei könnte man auf extrem kleinen Raum eine sehr hohe Energiedichte erreichen. Dazu muss der Brechungsindex aber wirklich null oder nahezu null sein.

Das einspeisen von Licht und entnehmen ist dabei ein heikler Punkt, über bewegliche Prismen könnten Photonen hinein kommen und entnommen werden.

Denkbar wäre damit sogar ein Photonenantrieb in Raumschiffen.

Oder eine Technik die eine Richtungsänderung von Licht ermöglicht und es zu einer geschlossenen Kreiswelle formt. (Wie um ein schwarzes Loch)


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