A jelenlegi optikai és lézeres technológiák továbbfejlesztésének egyik fő akadálya, hogy a fény erősítése, irányítása és érzékelése csak bizonyos korlátok mellett lehetséges. A molekulaméretű fluoreszcens fényforrások nem elég stabilak vagy nehezen kontrollálhatóak a kvantumtechnológiai alkalmazásokhoz, amelyek megkövetelik egyetlen fotonban kódolt információ kiolvasását.

A hagyományos detektorok pedig nem alkalmasak egyetlen foton különleges tulajdonságainak érzékelésére. A jól működő fény alapú számítógépek műveleti funkcionalitásokra alkalmas komponensei még hiányoznak a gyors és stabil működéshez.

E problémák megoldására kínálnak lehetőséget a mesterségesen létrehozott, a fény hullámhosszánál kisebb alkotóelemek szabályos mintázataiból felépülő metaanyagok, amelyek a kvantumfizika törvényeinek megfelelő újszerű jelenségeket produkálnak. Nevüket onnan kapták, hogy szerkezetüknek köszönhetően olyan tulajdonságokkal bírnak, amellyel a természetben előforduló anyagok nem rendelkeznek.

Ezen anyagok optikai válasza matematikailag leírható, vagy bonyolultabb struktúráknál numerikus szimulációval megjósolható. A célzott tervezéssel és optimalizálással a különleges tulajdonságok tovább erősíthetők, kombinálhatók, azaz teljesen új tulajdonságok is elérhetőek. A szinergikus hatásoknak köszönhetően a metaanyagokkal a fény viselkedése eddig nem ismert módon szabályozhatóvá válik.

A kutatás során kifejlesztett módszer a hagyományos optikai rendszerek kihívásaira kínál megoldást azzal, hogy számítógépes szimulációk segítségével lehetővé teszi a fényforrások, detektorok és metaanyagok összekapcsolását egyetlen, integrált rendszerbe és konfigurációjuk optimalizálását a kívánt funkcionalitás eléréséhez.

A metaanyagok alkalmazásával a fény intenzitása, térbeli eloszlása, polarizációja pontosabban szabályozható lesz, mint korábban, így a kvantuminformatikai rendszerek hatékonyabbak, gyorsabbak és megbízhatóbbak lesznek. A metaanyagok alkalmazásával olyan tulajdonságokkal lehet felruházni a nem-klasszikus fényforrásokat és detektorokat, amelyek új alkalmazási lehetőséget nyitnak a tudományos és technológiai szférában.

A metaanyagok újszerűsége miatt a Csete Mária, az SZTE Fizikai Intézetének tudományos főmunkatársa által vezetett projekt alapkutatás jellegű, azonban a tudományos eredmények hosszabb távon több területen is megjelenhetnek a mindennapi életben. Az egyik legfontosabb alkalmazási lehetőség a biztonságos kommunikáció, ahol a kvantuminformáció alapú adatátvitel gyakorlatilag lehallgathatatlan rendszereket tesz lehetővé.

Emellett a fejlesztések hozzájárulhatnak pontosabb diagnosztikai és környezeti szenzorok, valamint miniatürizálható lézeres eszközök létrehozásához is, így hosszabb távon az egészségügy és a digitális biztonság fejlődéséhez is. A kutatás során olyan komponensek tervezése is lehetséges, amelyekkel a szilícium alapú chipek, az integrált áramköri elemek is kiválthatók lehetnek, így átvezetve az információ technológiát félvezető megoldásokból a fény és metaanyag alapú rendszerekre. A projektbe nemzetközi szakértők, magasan kvalifikált tudósok kutatócsoportjai is bekapcsolódnak a Harvardról, az Ulmi Egyetemről, a stockholmi Királyi Technológiai Intézetből, a görög Kutatási és Technológiai Alapítvány lézeres kutatóintézetéből, valamint az amerikai Georgia Southern Egyetemről

Ezek is érdekelhetnek:

A DNS titkai – kvíz a genetika világából Milyen hosszú lenne egy emberi DNS, ha teljesen kinyújtanánk? Mennyi adatot képes tárolni egy DNS-molekula? És igaz-e, hogy egy átlagos élet során keletkező összes DNS együtt akár egy fényévnyi távolságot is elérhet?

Kvíz: mennyire ismered az emberi agyat? Igaz, hogy az agysejtek nem képesek regenerálódni, vagy hogy az emberi agy mérete az elmúlt tízezer év alatt csökkent? És azt tudod, hogy milyen maximális sebességgel terjedhet az információ az agy idegpályáin?

Öt történelmi tévhit, amit sokan a mai napig elhisznek Történelmünk tele van izgalmasabbnál izgalmasabb eseményekkel, sztorikkal, feljegyzésekkel, de ugyebár nem minden arany, ami fénylik.

Kvíz: mennyire ismered a Föld legszélsőségesebb helyeit? Azt például tudod, hogy melyik a Föld legmagasabb hegye, ha a teljes magasságát az alaptól a csúcsig mérjük?

Kvíz: 10 trükkös tudományos kérdés, amire nehéz helyesen válaszolni Azt például igaz, hogy az agyunknak mindössze a 10 százalékát használjuk?

(Forrás: Szegedi Tudományegyetem)