Egy nemrégiben a Science folyóiratban megjelent tanulmányban Mark Brongersma, a Stanford Egyetem professzora, és Skyler Selvin doktorandusz egy olyan nanoeszközt mutattak be, amely hanghullámok segítségével képes pontosan szabályozni a mindössze néhány nanométer széles résekbe préselt fényt. A fény színének és intenzitásának ez a mechanikus irányítása alapjaiban alakíthatja át a technológiát – a számítógépes kijelzőktől és a virtuális valóságtól kezdve az optikai kommunikáción át egészen az ultragyors, fényalapú neurális hálózatokig.

Bár már most is léteznek olyan eszközök, amelyek hang segítségével manipulálják a fényt, a most bemutatott megoldás az előbbieknél egyszerre kisebb és praktikusabb. Az akusztikus hullámok különösen ígéretesek, mivel másodpercenként több milliárdszor is rezeghetnek, elmozdulásaik pedig atomi léptékűek – körülbelül ezerszer kisebbek, mint a fény hullámhossza. Ez azonban eddig nagyméretű berendezéseket igényelt. Brongersma így fogalmazott:

„Az optikában a nagy méret lassúságot jelent. Ezért az, hogy ez az eszköz ennyire kicsi, rendkívül gyorssá teszi.”

Az eszköz egy vékony aranytükörből áll, amelyet 2–10 nanométer vastagságú szilíciumalapú polimerréteg borít. Erre a felületre a kutatók körülbelül 100 nanométer átmérőjű arany nanorészecskéket helyeztek el. Ezek úgy viselkednek, mint apró aranygömbök egy rugalmas „tengeren”, amelyek a fényt a köztük és a tükör közötti nanoszkopikus résbe fókuszálják. A tükör felszínén nagyfrekvenciás akusztikus hullámok futnak végig, amelyeket egy speciális ultrahangos hangszóró, az úgynevezett összefonódó átalakító kelt. Ahogy a nanorészecskék apró mozgásokat végeznek, a rugalmas polimerréteg megnyúlik és összenyomódik, mindössze néhány atomnyi változást okozva a rés szélességében. Mégis, ahogy Selvin rámutatott:

„Ebben a szűk résben a fény annyira összesűrűsödik, hogy már a legparányibb elmozdulás is komoly hatással van rá.”

Amikor fehér fény világítja meg őket, a nanorészecskék vibráló színekkel ragyognak a fekete háttér előtt – akár az éjszakai égbolt csillagai. A tükör visszaveri a felesleges fényt, így csak a részecskék élénk szóródása marad látható. Brongersma maga is meglepődött az eredményeken:

„Azt gondoltam, csupán egy finom hatást fogunk látni, de lenyűgözött, hogy néhány nanométeres változás ilyen drámai különbséget idéz elő a fényszórásban.”

A hangolhatóság, a sebesség és a kompakt méret együttese forradalmi áttörést hozhat a kereskedelmi technológiákban: a felfedezés segítségével lehetővé válhatnak az ultravékony kijelzők, a szupergyors optikai adatátvitel és a következő generációs holografikus VR-szemüvegek. Brongersma szavaival:

„Ha a fényt ilyen hatékonyan és dinamikusan tudjuk irányítani, akkor gyakorlatilag bármit megtehetünk vele.”

(Kép: Pixabay)