تقدم دراسة نُشرت في مجلة Nature Materials من معهد التخنيون والصين ظاهرة جديدة حيث يؤدي تشتت الضوء من الجسيمات النانوية المتحركة عشوائياً إلى خلق نظام قابل للقياس - وقد يُمكّن من توصيف الجسيمات وأساليب بصرية جديدة.
جريدة مواد الطبيعة يعرض اكتشاف "النظام الخفي" في الأنظمة غير المنتظمة في المكان والزمان. وهو المسؤول عن هذا الاكتشاف. الأستاذ إيريز هاسمان من كلية الهندسة الميكانيكية ومركز هيلين ديلر للكم في التخنيون وزملاؤه في الصين، البروفيسور بو وانغ ومجموعته البحثيةأجرى البروفيسور وانغ أبحاث ما بعد الدكتوراه في مجموعة البروفيسور هاسمان وكان شريكاً في تحقيق اختراق الليزر الدوراني من المواد ثنائية الأبعاد.
في المقال، يقدم باحثو معهد التخنيون ظاهرة فيزيائية جديدة تسمى "تأثير قفل الدوران الناتج عن الحركة البراونية"، والتي تسمح باكتشاف النظام في نظام فيزيائي غير منظم.
شرح موجز لمفهومين أساسيين: يلف – إحدى خصائص الجسيمات الأولية وتصف "دورانها". هذا وصف تصويري وغير دقيق، ولكن هكذا يتم وصف الدوران عادةً. الحركة البراونية تُعرف أيضاً باسم "المشي السكران"، وهي حركة تتحرك فيها جسيمات صغيرة (ليست بالضرورة صغيرة كالذرات) مغمورة في سائل أو طافية على سطحه، بشكل عشوائي. وقد اشتهرت الحركة البراونية بفضل أينشتاين عندما نشر نتائج أبحاثه عام 1905.
بحسب ما كان معروفًا حتى الآن، تتسبب الحركة البراونية في أن يكون تشتت الفوتون عند اصطدامه بجسيم فوضويًا، وبتعبير أدق، غير مستقطب وغير متماسك، وكذلك دوران الفوتون. أراد باحثو معهد التخنيون اختبار ما إذا كان من الممكن ظهور نظام في دوران الفوتون في حالات محددة من تفاعل الضوء مع المادة، وأثبتوا إمكانية ذلك. فعندما سلطوا ضوء ليزر على جسيمات نانوية في سائل عند درجة حرارة الغرفة، اكتشفوا أن الفوتون الذي يتشتت جانبيًا خارج نطاق تأثير الليزر "يثبت" دورانه. وقد أظهروا أن تثبيت الدوران ينشأ تحديدًا من الحركة العشوائية للجسيمات - الحركة البراونية.
سمحت العملية المذكورة للباحثين بقياس حجم الجسيمات، لأن تأثير تثبيت الدوران يعتمد على حجم الجسيمات ونوع المادة، وبالتالي يُشير إليها. ووفقًا للبروفيسور هاسمان، "يُعدّ اكتشافنا مثالًا رائعًا على أهمية الفيزياء التجريبية. لقد بيّنا أن الأنظمة الأكثر اضطرابًا في الزمان والمكان هي تحديدًا مفتاح تكوين النظام العميق. يُعدّ تأثير تثبيت الدوران في نظام ذي حركة براونية ظاهرةً غير معروفة سابقًا، ونأمل ونعتقد أن تطبيقاته، بدءًا من توصيف الجسيمات النانوية وصولًا إلى تطوير تقنيات بصرية جديدة، ستُسهم إسهامًا كبيرًا في العلوم والصناعة مستقبلًا."
يحظى هذا البحث بدعم من مؤسستي العلوم الوطنيتين في إسرائيل والصين. الشريك الصيني في هذا البحث هو:
الأستاذ بو وانغ، مجموعة النانوفوتونيات الدورانية، كلية الفيزياء وعلم الفلك، جامعة شنغهاي جياو تونغ
إلى هذه المادة في مجلة المواد الطبيعية
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
عنوان:
العنوان الفرعي:
الكلمات المفتاحية: التخنيون، مواد الطبيعة، الجسيمات النانوية، الحركة البراونية، اللف المغزلي، الفوتونات، الفوتونيات النانوية، البصريات، الفيزياء التجريبية، التعاون الإسرائيلي الصيني
العبارة الرئيسية: تأثير قفل الدوران الناتج عن الحركة البراونية
المرادفات: تثبيت دوران الفوتونات، النظام الخفي في الأنظمة غير المنتظمة، تشتت الضوء من الجسيمات النانوية، الحركة البراونية في السوائل، توصيف الجسيمات النانوية في البصريات، تفاعل الضوء مع المادة
SLUG: قفل الدوران ذو الترتيب الخفي للحركة البراونية
