سيجعل هذا الاكتشاف من الممكن تحقيق نوع جديد من المكونات الضوئية السطحية على مقياس النانومتر بناءً على خصائص الوحدات البنائية للمادة وهي الهوائيات الضوئية (الذرات الفوقية الضوئية)، وخصائص التماثل - كسر التماثل البنية الضوئية.
طور باحثو التخنيون نوعًا جديدًا من المواد الضوئية، وهي مادة مغزلية بصرية تعتمد على هوائيات نانوية تمكن من التحكم في الأوضاع الإشعاعية بمساعدة دوران الضوء. سيجعل هذا الاكتشاف من الممكن تحقيق نوع جديد من المكونات الضوئية السطحية على مقياس النانومتر بناءً على خصائص الوحدات البنائية للمادة وهي الهوائيات الضوئية (الذرات الفوقية الضوئية)، وخصائص التماثل - كسر التماثل البنية الضوئية. وبمساعدة تخطيط الهيكل الذي تتوضع فيه الهوائيات واتجاهها الذي يتغير في الفضاء، يمكن التحكم في تفاعل الضوء والمادة وتصميم وحدات الإشعاع.
ونشر الباحثون لأول مرة عن الاكتشاف التجريبي لتأثير راشبا البصري، الذي يجعل من الممكن إضافة أو طرح كمية دافعة للضوء من خلال التحكم في دوران الضوء (درجة الدوران الداخلي للفوتون – الاستقطاب الدائري) وخصائص التماثل ( كسر التماثل) للهيكل. تم إجراء هذا البحث الرائد من قبل باحثين من مجموعة البروفيسور إيرز هاشمان - الدكتور فلاديمير كلاينر وطلاب البحث نير شتريت، إيغور يولويتز، الحنان ماجد، درور أوزاري، وديكال ويشسلر. يقول البروفيسور هاشمان من كلية الهندسة الميكانيكية في التخنيون: "في التجربة، قمنا بإنشاء هيكل على شكل "كاجوما" (مشابه للهيكل الدوري لنجمة داود) وأظهرنا القدرة على التحكم سلوك الانبعاث الإشعاعي الحراري بمساعدة التفاعل المداري البصري" نتيجة كسر تماثل الهيكل. وأطلق الباحثون على الظاهرة العلمية اسم تأثير "راشبا" البصري، تشبيهًا لتأثير راشبا للإلكترونات في الحالة الصلبة. يسمح تأثير راشبا الإلكتروني بالتحكم في الإلكترونات بمساعدة الدوران عن طريق كسر تماثل البنية. يتم استخدام هذا التأثير حاليًا في المجال الجديد "للإلكترونيات السبينية" والذي يجعل من الممكن تحقيق مكونات إلكترونية نانوية يتم التحكم فيها عن طريق دوران الإلكترونات.
مصدر الإلهام للبحث يأتي من الحالة الصلبة: فقد تم إجراء العديد من الدراسات على المواد المضادة للمغناطيسية في بنية بلورية على شكل كاجومي. توجد في هذه المواد ظاهرة فيزيائية تسمى الإحباط: يمكن ترتيب العزوم المغناطيسية في حالات مختلفة (أطوار مختلفة) ولكن الطاقة تتدهور. لاحظ باحثو التخنيون أن هناك اختلافًا كبيرًا في تناظر الحالات المختلفة للعزوم المغناطيسية التي تنتقل من بلورة متناظرة مكانيًا إلى بلورة متناظرة مكسورة. ومن المعروف أن قوانين الحفاظ الفيزيائية تتحدد من خلال تماثل النظام. على سبيل المثال: يتطلب التناظر الدائري الحفاظ على الزخم الزاوي، ويتطلب التناظر الانتقالي الحفاظ على الزخم الخطي. وبالمثل، عندما يكون لدينا نظام فيزيائي يتميز بكسر التناظر المكاني، يمكننا أن نتوقع تقسيم التشتت (الانفجار - اعتماد تردد الضوء على الزخم) كاعتماد على الدوران.
بدلاً من الترتيب المكاني المختلف للموميتات المغناطيسية، استخدم باحثو التخنيون ترتيبًا مختلفًا للهوائيات النانوية غير المتناحية حيث يكون الترتيب هو نفس المراحل المختلفة الموجودة في الطبيعة في المواد المضادة للمغناطيسية في بنية كاجومي. يتيح الهوائي النانوي البصري إنشاء وضع كهرومغناطيسي محلي يعتمد على هندسة الهوائي. قام الباحثون بتصنيع مادة خارقة تعتمد على مجموعة من هوائيات SiC وقاسوا الانبعاث الحراري من الهياكل المختلفة. SiC هي مادة تدعم الموجات السطحية الصوتية المرتبطة بالسطح. يسمح الإثارة الحرارية للموجات السطحية في البنية الضوئية باقترانها بالإشعاع الحراري المتماسك مكانيًا وزمانيًا. تظهر القياسات أنه من خلال تخطيط خصائص كسر التماثل للهيكل، من الممكن التحكم في اتجاهات الإشعاع الكهرومغناطيسي. تقوم مجموعة الهوائيات بإصدار الضوء أو امتصاصه عندما يتم تحديد الطور بين الهوائيات بواسطة تدرج هندسي يعتمد على البنية غير المتجانسة وغير المتناحية للمصفوفة. وطور الباحثون نظرية تمكن من التخطيط والتحكم في الأنماط الإشعاعية للبنية الضوئية بمساعدة الطور الهندسي نتيجة التدرج الهندسي في مقياس النانومتر (Berry Phase) وحصلوا على تطابق مع النتائج التجريبية. .
ويعتقد الباحثون أن هذا الاكتشاف سيمكن من تطوير نوع جديد من المكونات البصرية والأجهزة الضوئية النانوية التي ستمكن من تحقيق بوابات منطقية بصرية يتم التحكم فيها عن طريق دوران الفوتونات، ومكونات الحوسبة البصرية، ومصادر الضوء الجديدة المعتمدة على الدوران، وأجهزة فائقة السرعة. -عدسات سطحية رقيقة، تصميم جبهات ضوئية وأشعة ليزر في أطوال موجية مختلفة بمساعدة البصريات سطح ذو بنية على مقياس النانومتر، والتحكم في الانبعاث الإشعاعي الحراري. وبمساعدة المواد البصرية الجديدة، من الممكن تخطيط خصائص الانبعاث والامتصاص والنقل والتشتت للضوء، بالإضافة إلى معالجة الموجات السطحية للرقائق الضوئية. بعد هذا الاكتشاف الواعد، قام البروفيسور هاسمان بتوسيع مجموعته البحثية ويعتزم استيعاب المزيد من طلاب الأبحاث المتميزين من مختلف المجالات من أجل مواصلة تطوير مجال البصريات الدورانية الذي تم تطويره في مجموعته على مدار الثلاثة عشر عامًا الماضية.
www.sciencemag.org
تعليقات 7
يجب على الكاتب ربط المصطلحات الفيزيائية بأرضية أكثر قابلية للفهم، ربما من خلال شرح فائدة الاكتشاف.
حسب فهمي هناك مادة موجودة في كل مكان وفي الفضاء وتسمى الفوتون وتمر من خلالها موجات من الضوء والإشعاع، وقد تمكنوا من تغيير تماثل الفوتون وبالتالي التحكم في موجة الضوء أو الإشعاع
انا موافق. أيضا تقنية للغاية. 🙂
بشكل عام، تلقى الهيكل ضوءًا مستقطبًا دائريًا، ونتيجة لذلك تم إنشاء تيار من الفونونات في اتجاه واحد،
وعندما استقبل الضوء المستقطب لليسار، تم إنشاء تيار من الفونونات في الاتجاه الآخر.
والجميل هنا هو أنه يمكن أخذه إلى ما هو أبعد من اتجاه التيارات الكهربائية بشكل عام.
أعتقد أنه جهلي….. لكنني لم أفهم شيئًا 🙂
ولم أفهم شيئا من الملخص أو المقال أيضا. يبدو أن المؤلف يتنازل للقراء، كما لو أن كل واحد منا قد حصل بالفعل على شهادة في هندسة المواد / البصريات الكهربائية.
ليس من الواضح كيف وافق محرر الموقع على المقال.
لدي شعور بأن أحداً من القراء لم يفهم محتوى المقال، لأن المقال فيه الكثير من المصطلحات التقنية التي لا يفهمها إلا الباحثون. كان من المرغوب فيه لو أن كاتب المقال استخدم مصطلحات تقنية أقل وأكثر قابلية للفهم.
إذن، يمكن لسطح مصنوع من هذه المادة مع التحكم الصحيح أن يعرض الصور؟
خطوة أخرى على الطريق إلى عباءة الفتاة؟