Işığı Işıkla Kontrol Etme
Fotoğraf : Soyut ışık ışınları
Kelimenin tam anlamıyla hesaplamanın geleceği parlak.
Harvard John A.Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndan (SEAS) araştırmacılar, McMaster Üniversitesi ve Pittsburgh Üniversitesi’ndeki araştırmacılarla işbirliği yaparak, tamamen optik hesaplama için yeni bir platform geliştirdiler, yani sadece ışık ışınlarıyla yapılan hesaplamalar.
SEAS’ın lisansüstü öğrencisi ve araştırmanın ilk yazarı Amos Meeks, “Çoğu hesaplama şu anda elektroniği ışığa bağlamak için metal teller, yarı iletkenler ve fotodiyotlar gibi sert malzemeler kullanıyor.” dedi. “Tüm optik hesaplamanın ardındaki fikir, bu katı bileşenleri kaldırmak ve ışığı ışıkla kontrol etmektir. Örneğin, güneşten gelen ışıkla çalışan tamamen yumuşak, devresiz bir robot düşünün.”
Bu platformlar, ışığın yoğunluğuna yanıt olarak kırılma indilerini değiştiren doğrusal olmayan malzemelere dayanmaktadır. Bu malzemeler içinden ışık parladığında, ışının yolundaki kırılma indisi artar ve kendi ışık yapımı dalga kılavuzunu oluşturur. Şu anda, doğrusal olmayan malzemelerin çoğu yüksek güçlü lazerler gerektirir veya ışığın iletimi ile kalıcı olarak değiştirilir.
Burada araştırmacılar, kırılma indisini değiştirmek için düşük lazer gücü altında bir hidrojelde geri dönüşümlü şişme ve büzülme kullanan temel olarak yeni bir malzeme geliştirdiler.
Hidrojel, sünger gibi suyla şişen bir polimer ağından ve spiropyran olarak bilinen az sayıda ışığa duyarlı molekülden (geçiş lenslerini renklendirmek için kullanılan moleküle benzer) oluşur. Jel boyunca ışık parladığında, ışığın altındaki alan, polimeri konsantre ederek ve kırılma endeksini değiştirerek az miktarda büzülür. Işık kapatıldığında, jel orijinal durumuna geri döner.
Malzeme boyunca birden fazla ışın parladığında, büyük mesafelerde bile etkileşir ve birbirlerini etkiler. Işın A Işın B’yi engelleyebilir, Işın B Işın A’yı engelleyebilir, her ikisi de birbirini iptal edebilir veya her ikisi de geçebilir – optik bir mantık geçidi oluşturabilir.
McMaster’da Kimya ve Kimyasal Biyoloji doçenti olan Kalaichelvi Saravanamuttu ve araştırmanın ortak yazarı “Ayrılsalar da, ışınlar hala birbirini görüyor ve sonuç olarak değişiyor” dedi. “Uzun vadede, bu akıllı duyarlılığı kullanarak bilgi işlem işlemleri tasarlayabileceğimizi hayal edebiliyoruz.”
Saravanamuttu’nun laboratuvarında lisansüstü öğrencisi olan ortak yazar Derek Morim “Optik, kimyasal ve fiziksel özelliklerini geri dönüşümlü olarak ışık varlığında değiştiren foto yanıtlayıcı malzemeler tasarlamakla kalmaz, aynı zamanda ışığı yönlendiren ve yönlendirebilen ışık kanalları veya kendi kendine sıkışan ışınlar oluşturmak için de kullanabiliriz.” dedi.
SEAS Malzeme Bilimi Profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Amy Smith Berylson Joanna Aizenberg “Malzeme bilimi değişiyor” dedi. “Çevreye tepki olarak kendi özelliklerini optimize edebilen, kendi kendini düzenleyen, uyarlanabilir malzemeler statik, enerji verimsiz, harici olarak düzenlenmiş analogların yerini alır. Işığı son derece küçük yoğunluklarda kontrol eden geri dönüşümlü olarak yanıt veren malzememiz, bu umut verici teknolojik devrimin bir başka göstergesidir.”
Bu araştırma Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nda yayınlandı. Ankita Shastri, Andy Tran, Anna V. Shneidman, Victor V. Yashin, Fariha Mahmood, Anna C. Balazs tarafından birlikte yazılmıştır. Kısmen W911NF-17-1-0351 Ödülü altında ABD Ordusu Araştırma Ofisi ve Kanada İnovasyon Vakfı Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi tarafından desteklenmiştir.
Kaynakça : sciencedaily.com
