جابه‌جایی اتم‌ مواد با تابش لیزر | دانشمندان ثابت کردند که نور ماده را خم می‌کند | آغاز عصر تراشه های فوتونی

همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: یک پژوهش تازه در دانشگاه رایس آمریکا نشان داد که نور، فراتر از روشن کردن و گرم کردن محیط، می‌تواند ساختار ماده را در مقیاس اتمی تغییر دهد.

به گزارش اینترستینگ اینجینیرینگ، این مطالعه که بر روی نیمه‌رساناهای دوبعدی موسوم به مواد یانوس (Janus materials) انجام شده، نشان می‌دهد تابش لیزر قادر است اتم‌ها را در این مواد به‌طور فیزیکی حرکت دهد و باعث تغییر در تقارن ساختاری آنها شود؛ پدیده‌ای که می‌تواند راه را برای توسعه نسل جدید تراشه‌های نوری و سامانه‌های کوانتومی هموار کند.

در این مطالعه، پژوهشگران دریافتند وقتی نور لیزر با فرکانس‌های خاص به این مواد تابانده می‌شود، نیرویی بسیار کوچک اما مؤثر بر اتم‌های ساختار وارد می‌کند. این نیرو که تغییر شکل نوری (optostriction) نام دارد، باعث تغییر تقارن بلوری و در نتیجه تغییر رفتار نوری ماده می‌شود.

مواد یانوس، که نام خود را از خدای دوچهره روم باستان گرفته‌اند، دارای لایه‌هایی با ترکیب شیمیایی متفاوت در دو سمت خود هستند. همین ناهمسانی باعث ایجاد قطبیت ذاتی در ساختار و حساسیت بالای آنها نسبت به نور و میدان‌های الکتریکی می‌شود.

بیشتر بخوانید:

• آیا پخت در مایکروویو مواد مغذی غذا را از بین می‌برد؟
• شب‌های زمین روشن می‌شود؟ | پروژه عجیب شرکت آمریکایی برای فروش نور خورشید
• چرا در تاریکی چیزهایی می‌بینیم که واقعی نیستند؟

محققان دانشگاه رایس با استفاده از لیزر و طیف‌سنجی مولتی‌فوتونی (Multiphoton spectroscopy)، رفتار این مواد را بررسی کرده و تغییرات الگوی تولید نور دومین هارمونیک (SHG) را مشاهده کردند. این تغییرات نشان می‌دهد در هنگام تابش نور، تقارن شش‌پر معمول این الگو دچار اعوجاج می‌شود؛ نشانه‌ای از جابه‌جایی اتم‌ها.

به گفته پژوهشگران، این حساسیت بی‌سابقه به نور می‌تواند زمینه‌ساز طراحی تراشه‌هایی باشد که اطلاعات را نه با جریان برق، بلکه با فوتون‌ها منتقل و پردازش می‌کنند. چنین فناوری‌هایی به دلیل کاهش گرمای تولیدی و افزایش سرعت، می‌تواند انقلابی در صنایع محاسباتی، حسگرهای فوق‌حساس و منابع نوری کوانتومی ایجاد کند.

این پژوهش یک گام مهم در فهم تعامل نور و ماده در ابعاد اتمی محسوب می‌شود و نشان می‌دهد ممکن است در آینده کنترل مواد و سیستم‌های محاسباتی تنها با نور انجام شود؛ آینده‌ای که در آن هر فوتون قادر است ماده را به حرکت وادارد.