Controlling light has potential for optical effects / Il controllo della luce ha un potenziale per effetti ottici.

Controlling light has potential for optical effects / Il controllo della luce ha un potenziale per effetti ottici.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa




Using electric fields to control light could have applications in optical technologies
Researchers from North Carolina State University (NC State) have developed a method to control light using electric fields. Based around a property of single-layer semiconducting metal compounds, the technique is able to change the direction, intensity and focus of a light beam.

Linyou Cao, co-author of a paper on the research in the American Chemical Society journal Nano Letters, explained that the technique is similar to that used to write information into computer memory. “In computers, an electric field is used to turn electric current on or off, which corresponds to logic 1 and logic 0, the basis of binary code,” he said. “With this new discovery, a light may be controlled to be strong or weak, spread or focused, pointing one direction or others by an electric field.”
Photons — the basic unit of light — do not carry any electric charge, and therefore cannot be influenced directly by electric fields. Instead, the technique works by changing the optical properties of materials that interact with photons. The team used atomic monolayers of semiconducting compounds known as transition metal dichalcogenides; specifically, molybdenum sulphide, tungsten sulphide and tungsten selenide.
“We changed the refractive index by applying charge to two-dimensional semiconductor materials in the same way one would apply charge to transistors in a computer chip,” Cao said. “Using this technique, we achieved significant, tunable changes in the index within the red range of the visible spectrum.” Refractive index is a measure of how much material can change the direction of light passing through it.
Unlike previous techniques, which could only change refractive indices by between 0.1 and 1 per cent, the NC State team’s technique affects changes up to 60 per cent. The change is in direct proportion to the applied current, and because it is achieved by the same transistor technologies used in computing, the refractive changes can be made billions of times per second.
“We think that, just as computers have changed our way of thinking, this new technique will likely change our way of watching. For instance, it may shape a light into arbitrary patterns, which may find applications in goggle-free virtual reality lenses and projectors, the animation movie industry or camouflage,” Cao said. “This is only a first step. We think we can optimise the technique to achieve even larger changes in the refractive index. And we also plan to explore whether this could work at other wavelengths in the visual spectrum.”

ITALIANO

L'utilizzo di campi elettrici per controllare la luce potrebbe avere applicazioni nelle tecnologie ottiche
I ricercatori della North Carolina State University (NC State) hanno sviluppato un metodo per controllare la luce utilizzando campi elettrici. Basato su una proprietà di composti metallici semiconduttori a singolo strato, la tecnica è in grado di modificare la direzione, l'intensità e la messa a fuoco di un fascio luminoso.

Linyou Cao, coautore di un articolo sulla ricerca della rivista American Chemical Society, Nano Letters, ha spiegato che la tecnica è simile a quella utilizzata per scrivere informazioni nella memoria del computer. "Nei computer, un campo elettrico viene utilizzato per accendere o spegnere la corrente elettrica, che corrisponde alla logica 1 e alla logica 0, la base del codice binario", ha detto. "Con questa nuova scoperta, una luce può essere controllata per essere forte o debole, diffusa o concentrata, indicando una direzione o altre da un campo elettrico".
I fotoni - l'unità di base della luce - non portano alcuna carica elettrica e pertanto non possono essere influenzati direttamente da campi elettrici. Invece, la tecnica funziona cambiando le proprietà ottiche dei materiali che interagiscono con i fotoni. Il gruppo ha utilizzato i monostrati atomici di composti semiconduttori noti come dicalcogenidi del metallo di transizione; In particolare, solfuro di molibdeno, solfuro di tungsteno e selenuro di tungsteno.
"Abbiamo cambiato l'indice di rifrazione applicando la carica ai materiali semiconduttori bidimensionali nello stesso modo in cui si applicerebbe la carica ai transistor in un chip di computer", ha detto Cao. "Utilizzando questa tecnica, abbiamo raggiunto cambiamenti significativi e sintonizzabili nell'indice all'interno della gamma rossa dello spettro visibile". L'indice di rifrazione è una misura di quanto materiale che può cambiare la direzione della luce che passa attraverso di esso.
A differenza delle tecniche precedenti, che potrebbero solo modificare gli indici di rifrazione da 0,1 a 1 per cento, la tecnica del gruppo di  NC State influenza le modifiche fino al 60 per cento. La variazione è in proporzione diretta alla corrente applicata e, poiché è raggiunta dalle stesse tecnologie del transistore utilizzate nel calcolo, i cambiamenti di rifrazione possono essere fatti miliardi di volte al secondo.
"Pensiamo che, proprio come i computer hanno cambiato il nostro modo di pensare, questa nuova tecnica probabilmente cambierà il nostro modo di guardare. Ad esempio, può formare una luce in schemi arbitrari, che possono trovare applicazioni in obiettivi e proiettori virtuali senza occhiali, l'industria cinematografica di animazione o camuffamento ", ha detto Cao. "Questo è solo un primo passo. Pensiamo di ottimizzare la tecnica per ottenere cambiamenti ancora più grandi nell'indice di rifrazione. Inoltre abbiamo intenzione di esplorare se questo potrebbe funzionare ad altre lunghezze d'onda nello spettro visivo ".

Da:

https://www.theengineer.co.uk/controlling-light-has-potential-for-optical-effects/?cmpid=tenews_3465682

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