Az új módszer kijátssza a fizika törvényeit

A Tecnhology Review weboldal értesülései szerint a Harvard egyetem villamosmérnökei, Kenneth Crozier és Federico Capasso olyan módszert dolgozott ki, amelynek segítségével megkerülhető az úgynevezett „diffrakciós határ”. Ez a jelenség a fizika törvényei szerint lehetetlenné teszi, hogy irányított fénysugarakat olyan pontra fókuszáljunk, amelynek az átmérője kevesebb mint fele a fény hullámhosszának.

A fizikusoknak laboratóriumi körülmények között már sikerült ugyan ezt megkerülniük, de az általuk kidolgozott rendszer igen bizonytalan és bonyolult a mindennapi használatra. Crozier és Capasso olyan egyszerű folyamatot dolgozott ki, amelynek segítségével akár használati tárgyakban is lehetséges a diffrakciós határt megkerülni. Nanoméretű optikai antennákat és a kereskedelmi forgalomban is kapható lézert alkalmazva a két kutatónak sikerült az infravörös fényt egy mindössze 40 nanométer átmérőjű pontba fókuszálnia – amely a hullámhossznak csak huszada. Ilyen optikai antennákkal egy nap olyan DVD-lemezek készülhetnek, amelyek tárolókapacitása eléri a 3,6 terabyte-ot, ami több mint 750 mai korong tartalmával (4,7 gigabyte) ér fel.

A két mérnök a fejlesztés során először szigetelőréteget vitt fel a lézer fénykibocsátó végére, majd aranyat vontak rá. Egy apró „kaparó” segítségével aztán leszedték a nemesfém nagy részét, csupán két 130x50 nanométeres négyszöget hagytak meg, egymástól 30 nanométer távolságra. Ez szolgál antennaként. Amikor a lézer fénye rávetül a négyszögekre, az antennában „villámhárító-hatás” keletkezik, ami erős elektromos mezőt jelent. Ennek eredményeként a lézer fénye olyan átmérőjű pontba fókuszálódik, mint a két négyszög közötti távolság.

„Az antenna használata nem igényel jelentős, kialakításbeli változtatásokat” – magyarázta Capasso, mivel fejlesztésük könnyedén kombinálható a napjainkban kapható CD- és DVD-lejátszókkal. A kutatócsoport többféle lézerrel is kipróbálta a módszert, s minden alkalommal különböző hullámhosszú fény volt az eredmény. A két szakember már adattároló-gyártó cégekkel tárgyal.

Gordon Kino, a Stanford villamosmérnöki karának nyugdíjas professzora szerint egy másik felhasználási terület lehet az úgynevezett fotolitográfia. Ezzel a módszerrel általában szilíciumchipeket készítenek, de az áramkörök méretének csökkenése miatt manapság már a chipeket gyártó lézereket is korlátozza a diffrakciós határ. A jelenleg alkalmazott elektronsugár-litográfia óriási, több millió dolláros gépeket igényel, és túl lassú a tömegtermeléshez.

„Ez így jóval egyszerűbb” – tette hozzá Kino Crozier és Capasso fejlesztéséről, amelyhez körülbelül 50 dollárba kerülő lézerre van csupán szükség.

Mielőtt azonban az antennákat erre a célra használhatják, a mérnököknek tovább kell csökkenteniük a méretüket. A kísérletekben eddig infravörös lézersugarakat használtak, de a fotolitográfiához ultraibolya lézerre lenne szökség, ehhez pedig olyan optikai antennákra van szükség, amelyek mérete nem haladja meg az 50 nanométert.