Įsivaizduokite ateitį, kai jūsų dronas keliauja per dūmų{0}}pilnas gaisro scenas arba marsaeigis kerta smėlio audras, tačiau vis tiek dideliu greičiu keičiasi informacija-ne radijo bangomis ar paprastais lazeriais, o nematoma „ultragreita ultravioletine šviesa“.
Neseniai Notingemo universiteto ir Londono imperatoriškojo koledžo mokslininkai kartu sukūrė revoliucinę komunikacijos technologiją: panaudojo itin trumpo bangos ilgio (UV-C) ultravioletinę šviesą informacijai perduoti trilijonus kartų per sekundę. Procesas neįsivaizduojamai greitas-per vieną mirksnį, juo galima perduoti šimtus trilijonų duomenų. Šis novatoriškas pasiekimas buvo paskelbtas 2026 m. sausio 5 d. aukščiausios-pakopos tarptautiniame žurnale „Light: Science & Applications“, atverdamas naujas{7}}spartaus ryšio duris ekstremaliose aplinkose.
Šios naujovės esmė yra dvikryptė ultravioletinių spindulių lazerio sistema, galinti perduoti ir priimti. Tradiciniai ryšiai dažnai priklauso nuo infraraudonųjų spindulių arba matomos šviesos, tačiau jie susiduria su kritiniu apribojimu: signalai nutrūksta susidūrus su kliūtimis, tokiomis kaip dūmai, dulkės, žalumynai ar net pastatų kampai. Priešingai, mokslininkai naudojo UV-C šviesą, kurios bangos ilgis nuo 100 iki 280 nanometrų. Ši šviesa turi nepaprastą savybę: ji intensyviai sklaidosi ore, panašiai kaip žibintuvėlio spindulys, šokinėjantis į visas puses, kai šviečia rūke. Nors tai gali atrodyti kaip trūkumas, būtent šis „trūkumas“ įgalina „ne{7}}regėjimo{8}}ryšį“. Kitaip tariant, net ir neturint tiesioginio kelio tarp siųstuvo ir imtuvo, informacija vis tiek gali būti perduodama tol, kol šviesa kelis kartus atsimuša į orą.
Tačiau štai koks dalykas: nors UV{0}}C šviesa yra naudinga, ja manipuliuoti labai sunku. Dešimtmečius mokslininkams trūko įrangos, galinčios efektyviai generuoti ir tiksliai aptikti šią šviesą. Arba šviesos šaltiniai buvo dideli ir brangūs, arba detektoriai buvo per nejautrūs, kad būtų praktiški. Šį kartą tyrėjų komanda pagaliau rado sprendimą: naudodami optinę techniką, vadinamą „pakopine antrosios harmonikų kartos“, jie palaipsniui „suspaudė“ įprastą lazerio šviesą į ultra-trumpus UV-C specialiame kristale-kiekvienas impulsas, trunkantis mažiau nei vieną femtosekundę (viena kvadrilijonoji- sekundės dalis). Tai panašu į viso didelės raiškos filmo informacijos sugrūdimą į blykstę daugybę kartų greičiau nei žaibas.
Imtuvas yra dar svarbesnis. Vietoj tradicinių silicio{1}}daviklių tyrėjai panaudojo dvimatę medžiagą, vadinamą galio selenidu (GaSe)-tik kelių atominių sluoksnių storio, pavyzdžiui, itin-ploną popieriaus lapą. Ši medžiaga itin jautri UV-C šviesai ir greitai reaguoja net kambario temperatūroje. Jis taip pat demonstruoja retą „supertiesinę“ savybę: kuo stipresnė šviesa, tuo greičiau didėja srovė, todėl galima aiškiai aptikti silpnus signalus. Visas detektorius buvo „išaugintas“ ant 2 colių safyro plokštelės, naudojant molekulinio pluošto epitaksijos (MBE) technologiją, atveriant kelią būsimai masinei gamybai valdomomis sąnaudomis.
Siekdama patvirtinti jo efektyvumą, komanda atliko nemokamą-erdvės komunikacijos eksperimentą: viena pusė užkodavo informaciją (pvz., tekstą ar komandas) UV-C lazeriu, o kita pusė ją gavo ir iššifravo naudodama dviejų-matmenų medžiagos jutiklį. Rezultatai buvo džiuginantys,{4}}informacija buvo perduota tiksliai ir nepaprastu greičiu. Tai rodo, kad sistema ne tik veikia, bet ir gali būti įdiegta realiame{6}}pasaulyje.
Taigi ką tiksliai gali ši technologija? Pirma, jis ypač tinka sudėtingoje, pavojingoje ar-apsaugotoje-regėjimo-aplinkoje. Pavyzdžiui, ugniagesiai, koordinuojantys operacijas tirštuose dūmuose, robotai, ieškantys išgyvenusiųjų griuvėsiuose, arba autonominių transporto priemonių parkai, palaikantys ryšį per smėlio audras. Antra, kadangi UV-C šviesa netrukdo esamoms radijo dažnių juostoms ir nėra lengvai perimama, ji turi didžiulį saugaus karinio ryšio potencialą. Be to, šie itin greiti lazeriai gali būti naudojami itin-didelės-raiškos mikroskopiniam vaizdavimui, tiksliam medžiagų apdorojimui ir netgi naujiems kvantinės optikos reiškiniams tirti.
Vadovaujanti tyrėja profesorė Amalia Patanè pareiškė: „Tai pirmas kartas, kai žmonės integruoja femtosekundinių UV-C lazerių generavimą ir aptikimą į vieną gamybos-suderinamą platformą. Sukūrėme ne tik „pistoletą“, bet ir „akis“. perspektyvus nešiojamiesiems įrenginiams, potencialiai prieinamas daugiau laboratorijų ir įmonių.
Žinoma, ši technologija dar toli gražu neįdiegta mobiliajame telefone. Tačiau jo reikšmė yra įrodyti, kad „ultragreito ultravioletinio ryšio“ kelias yra perspektyvus. Tobulėjant dviejų-dimensijų medžiagoms ir fotoninėms lustams, vieną dieną galime pamatyti UV-C ryšio modulius, kurių dydis prilygsta piršto nagui, įtaisytus dronuose, palydovuose ar net nešiojamuose įrenginiuose-, perduodančius svarbią informaciją šviesos greičiu plika akimi nematomais būdais.
