Biến ánh sáng thành chất lỏng

Giọt ánh sáng tách thành các giọt nhỏ hơn.

Các nhà nghiên cứu Mỹ vừa cho biết, ánh sáng có thể chuyển thành dòng chất lỏng, tách ra thành những giọt nhỏ và bắn toé khỏi một bề mặt giống như nước. “Ánh sáng lỏng” có thể sẽ là nhựa sống lý tưởng các máy tính quang học tương lai, mà trong đó, các chip gửi ánh sáng qua các mạch quang học để xử lý dữ liệu.

Khái niệm ánh sáng lỏng nghe khá ngược đời, bởi vì ba dạng cơ bản của vật chất - khí, lỏng và rắn - thường chỉ được dùng để nói đến những loại vật chất có cấu tạo nguyên tử. Các nhà nghiên cứu tuy đôi khi vẫn nói về các chùm sáng như thể là chất khí (bởi vì chúng cũng chứa các photon chuyển động ngẫu nhiên và có thể sinh áp suất do động lượng của chúng) nhưng vẫn không coi đó là một loại khí thực sự.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu của Humberto Michinel, Đại học Vigo ở Ourense (Mỹ), mới đây đã tuyên bố có thể xem ánh sáng là một loại khí. Và vì thế, giống như mọi chất khí khác, nó có thể được cô đặc lại để trở thành dạng lỏng.

Hiện tại, các nhà nghiên cứu vẫn tìm hiểu những vật liệu “phi tuyến” (non-linear), có thể làm chậm tốc độ của chùm sáng tỷ lệ thuận với cường độ của nó (Trong môi trường tuyến tính, như nước và thủy tinh thì tốc độ chùm sáng không phụ thuộc vào cường độ của nó). Như vậy, trong hầu hết các vật liệu phi tuyến, ánh sáng có cường độ càng lớn thì càng đi chậm hơn. Nghĩa là ở trong một chùm sáng, phần lõi chuyển động chậm hơn so với phần ngoài, như khi nó chuyển động qua một thấu kính lồi. Lúc này, ánh sáng được tụ lại thành một "giọt", có tính chất tương tự như chất lỏng.

Tuy nhiên, để tạo ra ánh sáng lỏng, người ta còn có thể làm theo cách khác. Theo ông Michinel, nếu bạn tạo ra được một loại vật liệu, mà khi đi qua đó, một chùm sáng có cường độ rất mạnh không bị giảm tốc độ đáng kể, thì một chùm tia laser năng lượng cao có thể tập trung thành một cột sáng hẹp. Cột sáng này sẽ có tính chất giống như của chất lỏng.

Các nhà nghiên cứu đã lập một mô hình trên máy tính, tạo ra một xung sáng theo cách đó. Họ cho biết xung sáng này bị căng ở mặt ngoài, và nó sẽ vỡ thành các giọt nhỏ hơn khi va phải một bề mặt, giống như phản ứng của chất lỏng.

Nhưng các nhà nghiên cứu khác không mấy tin tưởng vào mô hình này. Theo ông Demetrios Christodoulides, Đại học Lehigh ở Bethlehem, bang Pennsylvania (Mỹ), vật liệu mà ông Michinel đang muốn sử dụng để kiểm tra mô hình nói trên phải có phản ứng cực nhạy với ánh sáng, sao cho các “giọt sáng” có thể được giữ lại trên mặt phẳng trước khi bị bắn đi đâu đó.

Nếu các nhà nghiên cứu thành công trong việc tạo ra ánh sáng lỏng, thì đây sẽ là cuộc cách mạng mới trong việc chế tạo máy tính quang học. Hiện tại, tốc độ của các bộ vi xử lý bằng silicon bị hạn chế bởi tốc độ di chuyển của các electron trong mạch. Một máy tính quang học dựa trên các photon sẽ nhanh hơn nhiều. Nhưng điều khó là làm sao để giữ được chùm sáng (chứa thông tin) di chuyển trong mạch mà không bị phát tán.

B.H. (theo NewSci)