دانشمندان نور را در لایهای هزار برابر نازکتر از تار مو به دام انداختند
دانشمندان لهستانی با ماده خاصی موفق شدند نور فروسرخ را در لایهای ۴۰ نانومتری محبوس کنند.
محققان ساختاری ایجاد کردهاند که نور فروسرخ را در لایهای به ضخامت فقط ۴۰ نانومتر به دام میاندازد؛ یعنی بیش از ۱۰۰۰ برابر نازکتر از موی انسان. آنها موفق شدند با استفاده از مادهای خاص با ویژگیهای استثنایی در انکسار نور، فوتونها را محبوس و متمرکز کنند. این پیشرفت میتواند راه را برای فناوریهای فوتونیک کوچکتر و سریعتر هموار کند.
دستکاری نور در مقیاسهای بسیار کوچک، کلید پیشرفت فناوریهای مدرن است. الکترونیک یا فناوریهای مبتنیبر الکترون محدودیتهایی دارند، اما فوتونیک با استفاده از ذرات نور بهجای الکترونها برای انتقال اطلاعات، یک جایگزین بهتر محسوب میشود. از آنجا که فوتونها سریعتر حرکت میکنند و مانند الکترونها جرم ندارند، دستگاههای مبتنیبر نور میتوانند سریعتر و کوچکتر شوند.
در همین راستا، فیزیکدانان دانشگاه ورشو لهستان ساختاری ساختهاند که میتواند نور فروسرخ را در لایهای به ضخامت ۴۰ نانومتر محبوس کند. برای انجام این کار آنها از مادهای به نام «مولیبدن دیسلنید» (MoSe2) استفاده کردند.
حبس نور در لایهای هزار برابر نازکتر از تار مو
نور هم به عنوان ذره و هم به عنوان موج رفتار میکند و این ماهیت موجی، محدودیتی ایجاد میکند. هر نوع نور دارای یک طولموج است که تعیین میکند یک ساختار برای کنترل مؤثر آن تا چه حد میتواند کوچک باشد. نور مرئی دارای طولموجی برابر با چند صد نانومتر است، درحالیکه نور فروسرخ به یک میکرومتر یا بیشتر میرسد. این امر سؤالی مهم ایجاد میکند: آیا میتوان نور را در ساختارهایی کوچکتر از طولموج خودش حبس کرد؟
محققان ثابت کردند که این امر واقعاً امکانپذیر است. آنها با مهندسی یک ساختار توری توانستند نور فروسرخ را در لایهای به ضخامت ۴۰ نانومتر به دام بیندازند. این ساختار از نوارهای موازی با فواصل نزدیک به هم تشکیل شده است که مشابه یک منشور با نور تعامل دارند. وقتی این نوارها در فاصلهای نزدیکتر از طولموج نور قرار میگیرند، تور میتواند مانند یک آینه تقریباً کامل عمل کند و همزمان نور را در حجمی بسیار کوچک نگه دارد.
تفاوت اصلی در این رویکرد جدید، استفاده از مولیبدن دیسلنید است که ضریب شکست بسیار بالاتری دارد. به زبان ساده، سرعت نور در این ماده نسبت به مواد دیگر بیشتر کاهش مییابد. درحالیکه سرعت نور در شیشه حدود ۱.۵ برابر و در سیلیکون یا گالیوم آرسنید حدود ۳.۵ برابر کاهش مییابد، در MoSe2 این کاهش حدود ۴.۵ برابر است. این اثر کاهشی قوی به ساختار اجازه میدهد تا بسیار کوچک شود و درعینحال نور را بهطور بهینه به دام بیندازد؛ نتیجه کار لایهای است که بیش از هزار برابر نازکتر از موی انسان است.
یافتههای این تحقیق در ژورنال ACS Nano منتشر شده است.
دیدگاهها و نظرات خود را بنویسید
برای گفتگو با کاربران ثبت نام کنید یا وارد حساب کاربری خود شوید.
از نوشتههای آزاد کبیری لذت میبرم. به طور خاص این مقاله در عین مختصر بودن به یک نکته کلیدی اشاره کرد: بهدام انداختن نور در ساختاری «کوچکتر» از طول موج آن! این یعنی استفاده از ویژگی ذرهای نور
ممنون از نویسنده بسیار عالی بود
دنیا چه میکند و ما چه میکنیم
حیف از این جوانان
جالب بود