في السنوات الأخيرة، دخل الفن الياباني القديم المتمثل في طي وتقطيع الورق إلى عالم العلوم على مقياس النانومتر. من خلال طي (أوريغامي) وقطع (كيريغامي) الأسطح تمكن الباحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من إنشاء هياكل مصغرة تستقطب الضوء والتي يمكن استخدامها في المستقبل من قبل صناعة الكمبيوتر والأجهزة الطبية
الائتمان: بإذن من الباحثين
أظهر باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والصين لأول مرة كيف يمكن أن يؤثر طي وتقطيع أسطح النانومتر على استقطاب الضوء - وقد تفتح هذه الطريقة في المستقبل مجالات إضافية للبحث وتخلق في نهاية المطاف وسائل بصرية مبتكرة للاتصالات والحوسبة. تم نشر النتائج منذ حوالي أسبوع (6.7.18) في مجلة SCIENCE ADVANCE ونشرها البروفيسور نيكولاس إكس فانغ من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بالتعاون مع خمسة باحثين آخرين.
وباستخدام طريقة معروفة لتصنيع الرقائق، ركز فانغ وفريقه شعاعًا من الجسيمات المشحونة على سطح معدني لإنشاء أنماط دقيقة على المستوى النانوي. تسببت هذه الطريقة في تشوه السطح وتدوير نفسه بطريقة تمكنه من استقطاب الضوء بشكل دائري.
الاستقطاب هو خاصية للضوء تنشأ بسبب خصائصه الموجية. اتجاه تذبذب الضوء هو الذي يحدد استقطابه. على سبيل المثال، لإنشاء موجة على حبل، عليك أن تؤرجحه عند أحد طرفيه - إذا صافحت يدك أفقيًا، فإن استقطاب الموجة الناتجة على الحبل سيسمى "الاستقطاب الأفقي"، إذا قمت بهز اليد الحبل عموديا، فإن استقطابه سيكون وفقا لذلك. من الممكن أيضًا إنشاء موجات دائرية - إذا قمنا بإدارة الحبل في اتجاه عقارب الساعة، سيتم إنشاء موجة مستقطبة لليمين والموجة المعاكسة مستقطبة لليسار (عكس اتجاه عقارب الساعة). في الواقع من الممكن أن نبين رياضيا أن هذا الاستقطاب هو مزيج من الاستقطاب الأفقي والرأسي.
كان النانوكيريجامي الذي ابتكره الباحثون قادرًا على استقطاب الضوء، أي نقل الضوء المستقطب بشكل انتقائي - إلى اليمين أو اليسار. لإنشاء المستقطب النانومتري، أنشأ فريق فانغ أشكالًا لعجلات الشفرات من الصفر تسمح باختيار الاستقطاب المطلوب الذي سيمر عبر السطح.
"لقد قطعنا السطح باستخدام الأيونات (الجزيئات المشحونة) بدلاً من المقص. وقال فانغ: "مع تركيز الشعاع على السطح، نقوم بإنشاء النمط المرغوب فيه، ونحصل في النهاية على فيلم معدني يطوى ويبرز". وأضاف أن "هذا اتصال رائع بين الميكانيكا والبصريات". حتى الآن، خمن الباحثون ما هو الطي المطلوب الذي سيعطي الاستقطاب المطلوب، ولكن الآن بفضل كفاءة هذه الطريقة، تمكن الفريق من إنشاء أنماط تتكيف مع الاستقطاب المطلوب دون تخمين الطي النانومتري.
هناك العديد من الاستخدامات للنانوكيريجامي - باستخدام مستقطبات النانومتر، على سبيل المثال، يمكنك قياس مستوى الجلوكوز. نظرًا لأن جزيء الجلوكوز له اتجاه محدد يمينًا أو يسارًا، فإنه يتفاعل بشكل مختلف مع الضوء. إذا قمنا بتسليط محلول يحتوي على الجلوكوز من خلال المستقطبات، فيمكننا أن نرى بصريًا جزيئات الجلوكوز اليمنى أو اليسرى فقط. يمكن لمستقطبات النانومتر فحص كل جزيء على حدة، ما هي درجة عدم تناظره.
ويضيف فانغ أن المستقطبات الدائرية تسمح لأشعة الضوء بعبور بعضها البعض في الألياف الضوئية دون تعطيل الإشارة في الألياف. "يبحث الناس عن مثل هذه الوسائل البصرية لنقل إشارات الليزر لأغراض الاتصالات. لقد أظهرنا الآن أنه من الممكن أيضًا إنشاء مثل هذه الألياف على مقياس النانومتر."
لمقالة منشورة في Science Advance
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
كل الاحترام !!