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2024-11-01 10:00:00
新素材は光を曲げることができる
グラスゴー大学
科学者たちは、雲が太陽光を散乱させる方法にヒントを得て、角の周りで光を曲げることができる技術を発見しました。このタイプの光の曲げは、医療画像処理、電子機器の冷却、さらには原子炉の設計の進歩につながる可能性があります。
ダニエレ・ファッチョ 英国グラスゴー大学の研究者らとその同僚らは、この種の光散乱がこれまで気づかれていなかったことにショックを受けていると述べている。それは同じベースで動作します 雲、雪、および光を吸収するその他の白い物質。光子がそのような物質の表面に当たると、光子はあらゆる方向に散乱され、ほとんど浸透せず、来た方向に反射されます。たとえば、太陽光が高い積乱雲に当たると、雲の上部で反射し、雲のその部分が明るく白く見えます。しかし、雲の底にはほとんど光が届かないため、同じ水滴でできているにもかかわらず、この部分は灰色に見えます。
「光は跳ね返って、ある意味侵入しようとし、すべての分子や欠陥で反射します」とファッチョ氏は言います。 「そして最終的には、光が入り込めずに反射されるだけです。これが散乱です。」
このプロセスを再現するために、チームは 3Dプリント 内部に透明な樹脂の薄いトンネルを残し、不透明な白い素材でオブジェクトを作成します。材料に光が当たると、雪や雲に光が当たるのと同じように、光はトンネルに入り、散乱します。ただし、光子は均一に分散されるまであらゆる方向にランダムに散乱するのではなく、不透明な材料によって樹脂トンネルに戻るように方向付けられます。チームはこれを利用して、組織的な方法で光を導くさまざまなオブジェクトを作成しました。
湾曲したチャンネルを備えた 3D プリントされた白いブロックが散乱光をガイドします
グラスゴー大学
これらの 3D プリントされたオブジェクトは機能的には以下と同様です。 光ファイバーケーブル、その長さに沿って光を送りますが、根本的に異なる原理で動作します。光ファイバーケーブルは、内部で無限に反射することで光を制御します。光子がケーブルのプラスチックまたはガラスの内部コアから出ようとすると、屈折率の低い別の素材に衝突し、内部で反射されて戻ります。このようにして、光は一度に何キロメートルも、たとえ曲がり角を曲がっても運ぶことができます。
研究者らは、この材料は同じ透明なトンネルのない固体ブロックと比較して光の透過率を2桁以上高め、またカーブの周りに光を向けることも可能だと述べている。これは光ファイバーよりもはるかに効率が低いため、長距離を達成するのは困難ですが、非常に簡単で安価でもあります。
この光を曲げる方法は、脊柱内の腱や体液などの既存の半透明材料のトンネルを利用して、医療画像処理を実行する新しい方法を提供する可能性があります。ファッチョ氏は、まったく同じ原理が熱や中性子を導く場合にも機能するため、冷却システムや冷却システムなどのさまざまな工学用途にも応用できる可能性があると述べています。 原子炉。
「これがうまくいくかどうかはまったく明らかではありませんでした。私たちはショックを受けました」とファッチョ氏は言う。彼は、この現象は数十年、あるいは数世紀前に容易に発見されていた可能性があると信じている。 「私たちが、いくつかの奇妙な特性を持つ、本当にニッチで奇妙な方程式を作成したり発見したりしたわけではありません。」
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#雲をイメージした素材は角の周りで光を曲げることができます