Avastus lubab DVDle salvestada tuhandeid filme

Difraktsioonipiir on olnud aastaid probleemiks, millest kuidagi üle ega ümber ei saada. Lahtiseletatult tähendab see seda, et valgust ei saa läätsede abil fokuseerida alale, mis on väiksem kui pool vastava elektromagnetlaine lainepikkusest.

See seab piirid näiteks DVD-plaatide mahule ja valgusmikroskoopide suurendusele. Laboritingimustes on küll õnnestunud luua difraktsioonipiirist jagusaavaid seadmeid, kuid masstootmise jaoks pole nad siiski piisavalt töökindlad ning praktilised, vahendas Technology Review.

Nüüd on aga Harvardi ülikooli teadlased Kenneth Crozier ja Federico Capasso leidnud mooduse, kuidas difraktsioonipiirist mööda hiilida. Nad lisasid tavalisele laserile nö optilise antenni, mis kontsentreeris valguse vaid 40 nanomeetri (nm - üks miljardik meetrist) suurusele alale. Avastusel võib olla tohutu praktiline väärtus. Üheks võimalikuks rakenduseks oleks tänastest DVD-plaatidest ligi tuhat korda mahukamate andmekandjate loomine.

Crozieri ja Capasso seade näeb üldjoontes välja järgnev: valgustkiirgav laseri ots on kaetud isoleeriva läbipaistva kihiga, mis omakorda on kaetud õhukese kullakihiga. Kullakihi pealekandmise järel eemaldatakse sellest enamik, väljaarvatud kaks nelinurkset tükki küljepikkusega 130 korda 50 nanomeetrit. Nelinurkade vahele on jäetud 30-nanomeetrine ava. Seda seadet nimetavad nad antenniks. Kui valgus laserist antennini jõuab, tekib nö piksevardaefekt: avas tekib intensiivne elektriväli, mis kontsentreerib valguse ava laiusele alale.

"Meie loodud antenn ei esita lasereile mingeid erilisi nõudmisi. Selle võib lisada näiteks laseritele, mida kasutatakse CD-lugejates," ütles Capasso. Seadet on edukalt proovitud erineva lainepikkusega valgust kiirgavate laseritega. Samuti on tehnoloogiat tutvustatud ka tehnoloogiafirmadele Seagate ja Hitachi.

"Veel üheks võimalikuks rakenduseks oleks fotolitograafia," märkis Stanfordi ülikooli emeriitprofessor Gordon Kino. Fotolitograafia on meetod, mida kasutatakse ränikiipide tootmisel. Kiipide väiksemaks tegemisel seisab samuti difraktsioonipiir risti jalus. Hetkel kõige väiksemate kiipide tegemiseks vajalik aparatuur maksab miljoneid dollareid ning on kiipide masstootmiseks liiga aeglane. "Aga see on roppu moodi lihtsam," kommenteeris Kino Crozieri ja Capasso seadet, mis kasutab laserit, mille saab kätte 500 krooniga.

Uue tehnoloogia abil kiipide tootmine nõuab siiski veel kõvasti tööd, sest antennid tuleb veelgi väiksemaks teha, et nende suurus oleks kooskõlas kasutatava valguse lainepikkusega. Crozier ja Capasso viisid oma eksperimendid läbi infrapunasesse spektriossa jäävate elektromagnetlainetega, kuid fotolitograafias kasutatakse lühemaid ultraviolettlaineid.

"Leiutis rakendab optilise nn lähivälja omadusi, mis on hoopis teistsugused kui vabalt levival valgusel või elektromagnetlainetel üldiselt," kommenteeris Tartu Ülikooli laineoptika professor Peeter Saari. "Kuid tasuta lõunaid pole olemas - difraktsioonipiirangust jagusaamine tuleb kinni maksta asjaoluga, et selline väli ulatub ka vaid nanomeetrite kaugusele, mistõttu, muide, pole õige rääkida fokuseerimisest allapoole difraktsioonipiiri. Lähiväljaefektidel põhinevad ka ammu tuntud teravikmikroskoobid, mille ehitamise ja uurimisega tegeletakse ka TÜ Füüsika Instituudis," lisas Saari.

Loe ka teisi Novaatori uudiseid

Autor: ituudised.ee - Äripäeva IKT uudiste teemaveeb