دانشمندان با استفاده از نانوآنتن‌ها نور را کُند و کنترل می‌کنند

مجموعه: اخبار علمی و آموزشی

تاریخ انتشار : شنبه, 01 شهریور 1399 19:00

به گزارش ایسنا به نقل از آی ای، سرعتی که نور با آن حرکت می کند برای تبادل سریع اطلاعات بسیار مهم است. بنابراین اگر دانشمندان به نوعی بتوانند سرعت ذرات نور را کم کنند، توانایی میزبانی از کاربردهای جدیدی را دارند که می تواند برای فناوری های محاسبات کوانتومی، لیدار، واقعیت مجازی، وای فای مبتنی بر نور و حتی تشخیص ویروس ها استفاده شود.

دانشمندان "استنفورد" اکنون در مقاله ای که در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است، رویکردی را برای کاهش قابل توجه سرعت نور و هدایت آن به دلخواه نشان داده اند.

دانشمندان آزمایشگاه "جنیفر دیون" و استادیاران علوم مواد و مهندسی در دانشگاه "استنفورد" این تشدیدگرهای با کیفیت بالا یا "High-Q" را با ساخت تراشه های سیلیکونی بسیار نازک در میله های در مقیاس نانو تهیه کردند تا بتوانند نور را به دام بیاندازند و سپس آن را آزاد کنند یا تغییر مسیر دهند.

تشدیدگر به ابزار یا سامانه‌ای گفته می‌شود که از خود رفتار تشدیدی(رزونانسی) نشان می‌دهد. تشدیدگر باریکه ابزاری است که برای محصور کردن باریکه لیزر یا تابش‌های الکترومغناطیسی دیگر در ناحیه مشخصی از فضا به کار می‌رود.

تشدیدگرها تنها در بسامدهای ویژه‌ای از خود تشدید نشان می‌دهند. میدان‌های تشدید در این فرکانس‌ها از خود الگوهای فضایی نمایش می‌دهند که به آنها حالت‌های تشدیدگر گفته می‌شود.

در تشدیدگرها ضریب کیفیت به عنوان معیاری برای میزان گزینندگی تشدیدگر مطرح می‌شود. هرچه ضریب کیفیت بیشتر باشد پاسخ فرکانسی تشدیدگر باریک تر خواهد بود.

از تشدیدگرها برای پایدارسازی بسامد نوسان‌سازها، به‌ عنوان اجزای سازنده فیلترها و حسگر در دستگاه‌های اندازه‌گیری استفاده می‌شود. از اجزای محدود، سیم‌لوله و خازن می‌توان در ساخت تشدیدگرهایی که در بسامدهای رادیویی عمل می‌کنند، استفاده کرد. 

"مارک لارنس" نویسنده اصلی این مطالعه گفت: ما در واقع سعی داریم نور را در یک جعبه کوچک به دام بیاندازیم که هنوز هم اجازه می دهد تا نور از جهات مختلفی بیاید و برود. به راحتی می توان نور را در یک جعبه به دام انداخت، اما اگر طرفین این جعبه شفاف باشد، این کار آسان نیست. 

برای برطرف کردن این مشکل، محققان دانشگاه "استنفورد" یک لایه نازک از سیلیکون ایجاد کردند که در به دام انداختن نور بسیار کارآمد است و جذب کمی در محدوده نزدیک به مادون قرمز -طیف نوری که محققان برای کنترل نور از آن استفاده می کنند- دارد. اکنون این یک جزء اصلی از دستگاه آنها است.

"لارنس" افزود: در نهایت ما مجبور شدیم طرحی را پیدا کنیم که عملکرد به دام انداختن نور را به خوبی انجام دهد و در عین حال در روش های موجود نیز قابل یافت باشد.

یکی از کاربردهای این یافته محققان "استنفورد" در تقسیم فوتون ها برای سیستم های محاسبات کوانتومی است. با انجام این کار، محققان می توانند فوتون های درهم تنیده ایجاد کنند که حتی اگر از هم فاصله داشته باشند هم در سطح کوانتومی متصل بمانند. 

البته این نوع آزمایش به طور معمول به کریستال های گرانقیمت و دقیق جلا یافته نیاز دارد که در فناوری های فعلی بسیار کمتر قابل دسترسی است.

"لارنس" توضیح داد: ما با نتایج خود هیجان زده شدیم که به علم جدیدی که اکنون دست یافتنی است دست یافته ایم و سعی می کنیم محدودیت ها را کاهش دهیم.