اختار محرر المجلة المرموقة Nature Materials هذا العمل باعتباره إنجازًا كبيرًا في مجال الضوئيات النانوية
وقد نجح باحثو التخنيون، البروفيسور إيرز هاشمان، والدكتور فلاديمير كلاينر، ويوري جوروديتسكي، ونير شتريت، وإيتي بريتنر، من مختبر البصريات الدقيقة والنانوية في كلية الهندسة الميكانيكية ومعهد راسل بيري لأبحاث تكنولوجيا النانو. في "شد" الضوء وإدخاله في ثقب نانومتر يبلغ قطره جزءًا من الألف من الشعرة. تم نشر هذا في المجلة العلمية Nano Letters وعرّفه محرر المجلة العلمية المرموقة Nature Materials بأنه اختراق ذو نتائج واعدة جدًا للتطبيق في تحقيق المكونات البصرية على مقياس النانومتر.
كما تم اختيار العمل البحثي من قبل جمعية البصريات الأمريكية كأحد أهم الدراسات في مجال البصريات النانوية لعام 2009. ويأمل الباحثون أن يتم استخدام ذلك في أجهزة الكمبيوتر في الاتصالات وشاشات العرض وسيكون ذلك ممكنًا في المستقبل، شكرًا. وذلك لتقليل المكونات وصولاً إلى مقياس النانو وتحسين أداء أجهزة الكمبيوتر بشكل ملحوظ.
يقول البروفيسور إيريز هاشمان: "حتى عام 1998، كان من المعروف أن الضوء لا يمر عبر مثل هذا الثقب الصغير، وهو أصغر بكثير من الطول الموجي". "في عام 1998، كتب البروفيسور توماس إبسن من جامعة ستراسبورغ بحثًا رائدًا، أظهر أنه في ظل ظروف معينة، يمكن للضوء أيضًا أن يمر عبر مثل هذا الثقب الصغير. في مختبر البصريات الدقيقة والنانوية، قمنا بإنشاء ثقب صغير، على شكل "البسكويت المملح"، على طبقة رقيقة من الذهب. لقد قمنا بتنفيذ هذا باستخدام شعاع أيوني مركّز. حول الثقب قمنا بإنشاء "أخاديد حلزونية"، تشبه ربط المسمار. أرسلنا الضوء من خلال الثقب، وأعطيناه دورانًا، وهو نوع من "الدوامة". عندما يتطابق اتجاه الدوامة مع المسمار الذي أنشأناه في الفتحة - يخترق الضوء. بالنسبة للضوء الذي يدور بشكل لا يتناسب مع المسمار، فإن الضوء لم يمر عبره." هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها إثبات إمكانية التحكم في الضوء الذي يمر عبر ثقب نانومتر بمساعدة دورانه، وهذا سيسمح في المستقبل بصنع مكونات منطقية في الضوء على مستوى النانو، عندما يتم التحكم في المكون المنطقي عن طريق دوران الضوء.
في نهاية عام 2008، تمكن البروفيسور هاسمان وفريقه من تطوير طريقة جديدة للتحكم في الضوء على مقياس نانومتر عن طريق "التدوير" (مثل "تدوير" كرة التنس أو كرة بينج بونج). يشرح البروفيسور هازمان: "إن إنشاء قوة جانبية على مادة صلبة أسطوانية أو كروية دوارة مغمورة في سائل (أو غاز) عندما تكون هناك حركة نسبية بين الجسم الدوار والسائل يسمى تأثير ماغنوس".
"وصف الفيزيائي الألماني هاينريش ماغنوس التأثير لأول مرة في عام 1853. في العديد من ألعاب الكرة، يكون تأثير ماغنوس مسؤولاً عن مسار الكرة التي تدور (على سبيل المثال، لاعب كرة القدم أو التنس أو كرة الطاولة الذي "يدور" الكرة). يؤثر تأثير ماغنوس أيضًا على مسار الصواريخ الدوارة، ويؤثر على طيران بعض الطائرات. الموجات الكهرومغناطيسية، والتي تتصرف أيضًا كجسيمات عديمة الكتلة تسمى الفوتونات، لها خاصية داخلية - "دوران" الفوتونات. ويعتمد الدوران، وهو الزخم الزاوي الداخلي للفوتونات، على اتجاه الاستقطاب الدائري للضوء.
أفاد باحثو التخنيون في مقالتهم من عام 2008 عن نظرية موحدة حول هذا الموضوع ولأول مرة عن ملاحظة تجريبية مباشرة للانحراف المعتمد على الدوران - تأثير ماغنوس في الفوتونات. يؤدي تأثير ماغنوس للضوء (ويسمى أيضًا تأثير قاعة السبين)، إلى انحراف الضوء بسبب التفاعل بين دوران الفوتونات وشكل مساره. إن الآثار المحتملة لعملهم واسعة جدًا. يقول البروفيسور هاشمان: "إن تطبيق هذا التأثير بالوسائل الضوئية والبصرية النانوية قد يؤدي إلى تطوير مجال جديد من الأبحاث - البصريات المغزلية". "نأمل أن نتمكن من التحكم في الضوء على مقياس النانومتر، بطرق لم تكن ممكنة حتى الآن."
والاختراق الحالي هو استمرار مباشر لهذا البحث.
تعليقات 8
هل سيقربنا هذا من الصور المجسمة الحقيقية؟
http://www.youtube.com/watch?v=DfPeprQ7oGc
آدي، أنا حقًا لست على دراية بالفيزياء، ومعرفتي مبنية على كتاب الأفكار الرائع الذي حرره تسفي ياناي منذ أكثر من 20 عامًا (تلميح إلى عمري المتقدم). في تلك التجربة، وضعوا مطلق النار الفوتون أمام شق صغير، وتبين أنه على الشاشة المقابلة، على الرغم من إطلاق الفوتونات بشكل فردي، فقد نشأت ظاهرة التداخل التي تشير إلى برنامج جال. وهنا، بحسب المقال الحالي، من الممكن إنشاء مثل هذا الشق الصغير، الذي يلتقط فوتون الضوء ثم يطلقه (وأعتقد أنه من الممكن أيضًا التحكم في استقطابه). وأتساءل عما إذا كان إطلاق الفوتونات من خلال هذا الشق شق صغير لا يزال يسبب ظاهرة التداخل على الشاشة المقابلة؟ تجارب أينشتاين اللاحقة، والتي فيها حركة جسيم واحد باستقطاب معين ستؤدي إلى اكتشاف استقطاب في الجسيم المقابل، يمكن أيضًا التحقق منها مرة أخرى، ففي نهاية المطاف من الممكن التقاط نفس الجسيم والنظر إليه.
موانئ دبي:
بالإضافة إلى ما ذكر أعلاه، فإن أبسط تجربة (تتبادر إلى ذهني) تتناقض مع ما قلته "الجسيم سيتصرف كجسيم كلاسيكي إذا كانت تجربتك على مقياس حجم أكبر منه" هي تجربة ستيرن- تجربة جيرلاخ. كل من المغناطيسات المعنية والمسافات (حتى الشاشة، وعلى الشاشة بين البقع) ذات حجم مجهري، ومع ذلك فإن ميزة الدوران تتجلى - وهي ظاهرة كمومية تمامًا.
أوري س:
ما هو الخطأ في التجربة الأصلية التي يمكن تحسينها باستخدام التقنية الموضحة في المقالة؟ ما هي المشكلة التي جاءت للتغلب عليها؟
المادة ليست طاقة، المادة كتلة، وهي تختلف عن الطاقة، ولكن يمكنك تحويل الكتلة إلى طاقة والعكس صحيح.
لا يوجد مفارقة موجة الجسيمات.
المادة عبارة عن موجات من الطاقة بكثافات مختلفة من الطاقة (بالطبع هناك أشياء أخرى كثيرة تتيح لك الشعور بالمادة).
ببساطة، إذا كنت على مقياس ZOOM OUT، فسترى جسيمًا، وسيتصرف الجسيم كجسيم كلاسيكي إذا كانت تجربتك على نطاق أكبر. إذا قمت بالتصوير على نطاق أصغر، فسوف يتصرف الجسيم كموجة - على افتراض أنه جسيم أولي.
يمكنني بالتأكيد رؤية المستقبل في عالم الحوسبة: الدوران في اتجاه واحد = 1 (يمر الضوء)، والدوران في الاتجاه الآخر = 0 (الضوء لا يمر). لدينا هنا نظام ثنائي بمقياس النانو.
أنا لست مهتمًا بالفيزياء حقًا ولكني أحب أن أحاول أن أفهم. هل من الممكن إعادة إنتاج التجربة الكهروضوئية في ظل ظروف النانو الحالية، واختبار مفارقة الجسيم/الموجة في ظل ظروف جديدة؟