العلماء يتمكنون من التلاعب بسلوك الضوء

تمكن العلماء من التلاعب في سلوك الضوء من خلال إجراء تجارب وصفت بغير العادية اعتمادا على تقنية تعرف باسم "التويسترونيكس" أو تكنولوجيا التدوير الإلكتروني، بحسب دراسة علمية سيتم نشر نتائجها في مجلة نيتشر للعلوم هذا الأسبوع.

وقالت صحيفة الإندبندنت البريطانية إن فريقا دوليا من الباحثين استخدم هذه التقنية من خلال تدوير طبقات أو ألواح رقيقة للغاية ثنائية الأبعاد، بسمك ذرة واحدة، مصنوعة من مادة ثلاثي أكسيد الموليبدينوم بهدف التحكم في سلوك الضوء بطرق غير عادية.

ومن المعروف علميا أن الضوء يتشتت عندما يمر عبر المادة، ولكن عند وضع لوح من مادة ثلاثي أكسيد الموليبدينوم فوق لوح آخر وتدويرهما بزاوية معينة التي تعرف بـ"الزاوية السحرية" تبلغ 1.1 درجة وتمرير الضوء من خلالهما، فإن ذلك يمكن أن يحدث مجموعة من التغيرات على سلوك الضوء ومنع تشتته بما يعرف باسم ظاهرة الحيود الضوئي.

ومن خلال هذه التجربة الرائدة عبر تدوير ذرات الموليبدينوم تمكن العلماء من السيطرة على الضوء ومنع تشتته وإجباره على التحرك بشكل شعاع مركز وبأمواج طولية معينة - وهي ميزة تعتبر مثالية في التكنولوجيا التي تعتمد على علم النانو والفوتونيك.

فيمكن لهذا الاكتشاف أن يؤدي إلى إحراز تقدم كبير في أجهزة الاستشعار البيولوجية، وأجهزة الحاسوب عالية السرعة ومنخفضة الطاقة.

 كما أن العلماء تمكنوا من خلال هذه التجارب من الحيلولة دون حدوث تشتت للضوء يسهم أيضا في تحليل الصور المتناهية الدقة "الصور النانوية" التي يتم التقاطها عبر المجاهر البصرية.

يقول أندريا أليو، المدير المؤسس لمبادرة كاني أرسك للضوئيات، وأستاذ الفيزياء في مركز الدراسات العليا في جامعة إنشتاين: "في حين أن فوتونات الضوء لها خصائص فيزيائية تختلف تمامًا عن الإلكترونات، فقد أثارت الدراسة التي تعنى بـ"التدوير الإلكتروني" اهتمامنا.

وتابع: "كنا نتساءل فيما إذا كانت المواد الملتوية ثنائية الأبعاد قد توفر أيضًا خصائص نقل غير عادية للضوء، وذلك من خلال الاستفادة من التكنولوجيا القائمة على الفوتونات."

وأضاف: "لكشف النقاب عن هذه الظاهرة، استخدمنا طبقات رقيقة من ثلاثي أكسيد الموليبدينوم. ومن خلال رص طبقتين من تلك المادة فوق بعضهما البعض والسيطرة على عملية تدوير تلك الطبقات بزاوية معينة، لاحظنا قدرتنا على السيطرة الهائلة على خصائص التوجيه لفوتونات الضوء".

وقال البروفيسور سي دبل يو كيو من جامعة سنغافورة الوطنية: "أظهرت دراستنا أن الفوتونات يمكن أن توفر فرصة مثيرة حقا للتكنولوجيا القائمة على الضوء، ونحن متحمسون لمواصلة استشراف مثل هذه الفرص في المستقبل".