الجسيمات النانوية تتحكم في تدفق الضوء مثل إشارات الطرق، حركة المرور المباشرة
طور الفيزيائيون في الجامعة الوطنية الأسترالية (ANU) شرائح صغيرة نصف شفافة قادرة على إنتاج صورتين مختلفتين تمامًا عن طريق التلاعب بالاتجاه الذي ينتقل فيه الضوء من خلالها.
عندما يمر الضوء عبر الشريحة، يمكن رؤية صورة أستراليا، ولكن عندما تقلب الشريحة وتنظر مرة أخرى، تظهر صورة لدار أوبرا سيدني. زوج الصور الذي تم إنشاؤه هو مجرد مثال واحد على عدد غير مستغل من الاحتمالات.
القدرة على إنتاج صورتين مختلفتين بشكل واضح ممكنة بفضل قدرة علماء الجامعة الوطنية الأسترالية على التحكم في الاتجاه الذي يمكن للضوء أن ينتقل فيه ولا يمكن أن ينتقل بالمقياس النانوي . يمكن أن يمهد هذا التطور الطريق للأجهزة الجديدة القائمة على الضوء والتي يمكن أن تؤدي إلى إنترنت أسرع وأرخص وأكثر موثوقية. يمكن أن تكون أيضًا بمثابة الأساس للعديد من تقنيات الغد.
تم تطوير هذه التقنية الجديدة بالتعاون مع زملاء من الصين وألمانيا وسنغافورة، وهي تستخدم جزيئات نانوية صغيرة جدًا بحيث يمكن لحوالي 12000 منها أن تتناسب مع مقطع عرضي من شعرة الإنسان. يتم ترتيب هذه الجسيمات الصغيرة في أنماط فريدة من نوعها على الشرائح.
قال رئيس المشروع الدكتور سيرجي كروك: “تتحكم الجزيئات في تدفق الضوء مثل إشارات الطريق التي تتحكم في حركة المرور على طريق مزدحم من خلال التلاعب بالاتجاه الذي يمكن للضوء أن يسير فيه أو لا يستطيع السير فيه”.
“تسمح بعض الجسيمات للضوء بالتدفق من اليسار إلى اليمين فقط، والبعض الآخر من اليمين إلى اليسار أو قد يكون المسار مسدودًا في أي من الاتجاهين.”
قال الدكتور لي وانغ، من جامعة جنوب شرق الصين: “في حين أن الغرض من هذه الصور فني بشكل أساسي، إلا أنها تُظهر إمكانات هذه التكنولوجيا الجديدة.
“في تطبيقات العالم الحقيقي، يمكن تجميع هذه الجسيمات النانوية في أنظمة معقدة من شأنها التحكم في تدفق الضوء بطريقة مفيدة – كما هو الحال في البنية التحتية للاتصالات من الجيل التالي.”
وفقًا للدكتور كروك، فإن القدرة على التحكم في تدفق الضوء بالمقياس النانوي تضمن أن الضوء “يذهب إلى حيث من المفترض أن يذهب ولا يذهب إلى حيث لا يفترض أن يذهب”.
نحن نتبادل كميات هائلة من المعلومات بمساعدة الضوء. عند إجراء مكالمة فيديو، على سبيل المثال، من أستراليا إلى أوروبا، يتم تحويل صوتك وصورتك إلى نبضات قصيرة من الضوء تسافر آلاف الكيلومترات عبر ألياف بصرية فوق القارات والمحيطات، “د. كروك، من ANU Nonlinear Physics قال المركز.
“لسوء الحظ، عندما نستخدم التقنيات الحالية القائمة على الضوء لتبادل المعلومات، قد تحدث الكثير من التأثيرات الطفيلية. قد يتشتت الضوء أو ينعكس، مما يعرض اتصالك للخطر.
“من خلال ضمان تدفق الضوء بالضبط حيث يحتاج إلى التدفق، سنحل العديد من المشكلات المتعلقة بالتقنيات الحالية.”
وفقًا للدكتور كروك، فإن تطوير العديد من تقنيات الغد سيعتمد بشكل كبير على قدرتنا على التحكم في الضوء على نطاق صغير.
“النشر الواسع للمكونات الصغيرة التي يمكنها التحكم في تدفق الضوء يمكن أن يؤدي إلى تغييرات تكنولوجية واجتماعية مشابهة للتحولات التي حدثت في الماضي من خلال تطوير مكونات صغيرة تتحكم في تدفق الكهرباء، والتي تُعرف باسم الثنائيات والترانزستورات، ” هو قال.
“التحكم في تدفق الكهرباء بالمقياس النانوي هو ما جلب لنا في النهاية أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية الحديثة. لذلك من المثير تصور إمكانات تقنيتنا الناشئة للتحكم في تدفق الضوء “.
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
