Buzz
Tuy nhiên, phương pháp này không phải là để giúp con người di chuyển nhanh hơn ánh sáng.
Các nhà khoa học từ lâu đã nhận thức được rằng ánh sáng có thể bị làm chậm lại trong một số trường hợp. Một nghiên cứu mới được công bố gần đây đã đề xuất một phương pháp mới hứa hẹn sẽ trở thành một trong những cách tiếp cận hiệu quả nhất cho mục đích này.
Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Quảng Tây và Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã đứng sau bước tiến này. Mặc dù ánh sáng đã được làm chậm đủ để giúp bạn vượt xa nó, nhưng đừng mong chờ quay ngược thời gian. Tuy nhiên, phương pháp này sẽ mang lại nhiều lợi ích cho lĩnh vực khoa học máy tính và giao tiếp quang học.
Ánh sáng có thể bị 'phanh' lại như thế nào?
Trong môi trường chân không, ánh sáng di chuyển với tốc độ không đổi là 299.792 km/giây (khoảng 186.000 dặm/giây). Tuy nhiên, khi chúng ta đặt một 'hàng rào' trường điện từ trên đường đi của ánh sáng, chẳng hạn như trường từ quanh vật chất thông thường, tốc độ khổng lồ này sẽ bắt đầu chậm lại.
Hầu hết các vật liệu trong suốt sẽ làm chậm ánh sáng một chút. Sự thay đổi tốc độ này làm cho ánh sáng bị uốn cong khi đi qua giữa hai môi trường khác nhau. Tuy nhiên, để thực sự 'bóp phanh' cho ánh sáng, chúng ta cần sử dụng các vật liệu đặc biệt như tinh thể photonic hoặc thậm chí là khí lượng tử siêu lạnh.
'Hy vọng rằng dự án của chúng tôi sẽ mở ra một hướng mới hoàn toàn trong việc tạo ra tương tác mạnh mẽ giữa ánh sáng và vật chất trên các chip quang tử nano', các nhà nghiên cứu viết trong nghiên cứu của mình.
Phương pháp mới dựa trên khái niệm 'sự trong suốt được kích hoạt điện từ' (EIT: electromagnetically induced transparency), sử dụng các đoạn laser tinh tế để tương tác với electron của khí trong môi trường chân không - biến nó từ không trong suốt thành trong suốt.
Điều này có nghĩa là ánh sáng laser có thể đi qua, nhưng cũng bị chậm lại do cách thao tác. Đây là một thành tựu đáng chú ý trong lĩnh vực vật lý, nhưng cũng đồng nghĩa với việc mất mát lớn về ánh sáng và năng lượng.
Bước tiến mới trong vật liệu
Để giảm thiểu mất mát này và tăng hiệu quả của hệ thống, các nhà nghiên cứu áp dụng nguyên lý của EIT trong việc điều khiển ánh sáng và phát triển vật liệu mới để làm chậm ánh sáng. Đó là một loại vật liệu siêu bề mặt - tổ hợp có cấu trúc phẳng 2D với các đặc tính độc đáo không tương tự với bất kỳ vật liệu tự nhiên nào.
Vật liệu siêu bề mặt này được nhóm nghiên cứu tạo ra từ các lớp silicon rất mỏng – giống như các vật liệu được sử dụng trong chip máy tính hiện nay – và chứng minh hiệu quả hơn nhiều so với các vật liệu hiện tại trong việc giữ năng lượng (trong trường hợp này là từ ánh sáng).
Dựa trên kết quả đo lường, ánh sáng có thể bị làm chậm hơn 10.000 lần trong hệ thống này. Đồng thời, mức độ mất mát ánh sáng giảm hơn 5 lần so với các phương pháp trước đó.
Phương pháp mới tập trung vào việc sắp xếp các thành phần nhỏ nhất của vật liệu siêu bề mặt này - các siêu nguyên tử (meta-atom) - sao cho chúng gần nhau đến mức hòa trộn vào nhau, ảnh hưởng đến cách ánh sáng được xử lý khi đi qua.
Ý nghĩa của nghiên cứu này
Thành công trong việc kiểm soát tốc độ ánh sáng sẽ mở ra cánh cửa cho việc phát triển các chip quang học - có tốc độ nhanh hơn, tiết kiệm điện gấp nhiều lần so với chip bán dẫn hiện nay
Kết quả cuối cùng của các nghiên cứu phức tạp này là khả năng kiểm soát cách ánh sáng di chuyển tốt hơn. Với vai trò quan trọng của ánh sáng trong nhiều lĩnh vực công nghệ, từ internet băng thông rộng đến chip quang học và điện toán lượng tử, có vô số ứng dụng tiềm năng.
Cách này không phải là duy nhất trong việc làm chậm ánh sáng, khi tự nhiên cũng có thể làm điều này khi ánh sáng đi qua các chất như nước, nhưng hiệu quả và khả năng mở rộng của phương pháp mới khiến nó trở thành một lựa chọn hứa hẹn cho các nghiên cứu sâu hơn.
'Với những phát hiện này, nghiên cứu của chúng tôi mở ra một con đường mới để điều chỉnh dòng ánh sáng trong các vật liệu siêu bề mặt', các nhà nghiên cứu viết.
