پژوهشگران موفق به شناسایی نوعی کریستال خاص شدهاند که ویژگیهای نوری آن کاملاً به جهت تابش وابسته است؛ مادهای که بسته به زاویه دید، میتواند مانند یک فلز بازتابدهنده عمل کند یا به شفافیت شیشه تغییر ماهیت دهد.
نورنیوز-گروه اجتماعی: وبگاه سایتِکدِیلی در گزارشی آورده است: این ماده میتواند راه را برای ساخت تراشههای نوری ریز، عینکهای واقعیت افزوده (عینکهایی که تصاویر مجازی را روی دنیای واقعی نشان میدهند) و لنزهای تماسی هوشمند هموار کند.
ساختن فناوریهای پوشیدنی واقعاً نامرئی مانند لنزهای تماسی هوشمند و عینکهای واقعیت افزوده فوقنازک، نیاز به تغییر اساسی در طرز ساخت دستگاههای نوری دارد. پژوهشگران به جای استفاده از قطعات بزرگ و حجیم، به دنبال موادی هستند که بتوانند نور را در مقیاس اتمی (ابعاد بسیار ریز) دستکاری کنند.
گروهی از دانشمندان شرکت اکسپَنسئو (XPANCEO) به همراه دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور و دانشگاه شیمی و فناوری پراگ، خواص چشمگیری را در یک کریستال لایهای به نام اکسیکلرید مولیبدن شناسایی کردهاند. یافتههای آنها که در نشریه نانو لِتِرز/ Nano Letters منتشر شده، میتواند راه را برای فناوریهای نوری بسیار کوچکتر هموار کند.
کریستالی که هم مانند فلز است و هم مانند شیشه
پژوهشگران اولین نقشه کامل از خواص نوری این کریستال را تهیه کردهاند و دریافتند که این ماده قویترین اثر خمش نور را در میان همه مواد طبیعی دارد.
آنچه این کریستال را بسیار غیرعادی میکند این است که رفتار آن بسته به جهتی که به آن نگاه میشود، تغییر میکند. در یک جهت، نور را مانند فلز بازتاب میدهد. اگر آن را ۹۰ درجه بچرخانید، مانند شیشه شفاف میشود.
این ویژگی برای سازندگان نمایشگرهای پوشیدنی بسیار جذاب است؛ زیرا نشان میدهد که کارهای نوری که امروزه توسط قطعات بزرگ انجام میشود، روزی میتواند با استفاده از موادی هزاران بار نازکتر از یک تار مو انجام شود.
توانایی نادر در کندکردن نور
گروه پژوهشی همچنین یک ویژگی نادر در این کریستال کشف کرد: در طول موج خاصی از نور سبز، بخشی از واکنش نوری ماده تقریباً به صفر میرسد. در نتیجه، نور در داخل کریستال به طور مؤثری کند میشود و میدان الکتریکی درون آن بسیار قویتر میگردد.
این اثر میتواند تعامل بین نور و ماده را به طور قابل توجهی افزایش دهد؛ مزیتی برای تراشههایی که اطلاعات را با استفاده از نور به جای برق پردازش میکنند.
چرا دانشمندان به این کریستال علاقهمند هستند؟
این ماده، رسانایی الکتریکی غیرعادی دارد و دارای زنجیرههایی از اتمهای مولیبدن است. این زنجیرهها به الکترونها اجازه میدهند در یک جهت راحتتر از جهت دیگر حرکت کنند. در نتیجه، کریستال در یک جهت مانند فلز و در جهت عمود بر آن مانند یک ماده عایق رفتار میکند.
مطالعات قبلی نشان داده بودند که این کریستال میتواند امواج نوری بسیار متمرکزی را هدایت کند. با این حال، یک قطعه مهم از معما هنوز مفقود بود: دانشمندان نمیتوانستند خواص نوری اساسی مسئول این اثرات را اندازهگیری کنند. بدون آن اندازهگیریها، طراحی دستگاههای عملی دشوار باقی ماند.
کشف جدید این شکاف را پر میکند
اندازهگیریهای جدید تأیید کرد که در بخش سبز طیف نور مرئی، یکی از واکنشهای نوری ماده به صفر نزدیک میشود. این ویژگی برای بسیاری از فناوریهای موجود مانند لیزرها، میکروسکوپها، دوربینها و حسگرها اهمیت دارد.
دکتر والنتین ولکوف (Valentyn Volkov)، بنیانگذار و مدیر فنی اکسپَنسئو و نویسنده مسئول این مطالعه، میگوید: مشاهده یک پدیده گام اول است، اما مهندسی به اعداد دقیق نیاز دارد. کار ما پایه تجربی لازم برای درک رفتار این ماده را فراهم میکند. این یک نتیجه علمی ارزشمند است که میتواند در ساخت دستگاههای نوری بسیار کوچک مانند لنزهای تماسی هوشمند کاربرد داشته باشد.
کوچکترکردن قطعات نوری روی تراشهها
نقشه نوری دقیق همچنین نشان میدهد که چگونه این کریستال میتواند به کوچکترکردن دستگاههای نوری آینده کمک کند. کریستال به دلیل ساختار ویژه خود، به نور اجازه میدهد بدون پراکندگی و به صورت پرتوهای بسیار مستقیم در ابعاد بسیار ریز حرکت کند. این ویژگی برای ساخت مدارهای نوری کوچکتر ضروری است.
پژوهشگران به چند کاربرد احتمالی اشاره میکنند:
پلاریزهکنندههای فوقنازک که جهت نور را در دستگاههای نوری جمعوجور کنترل میکنند؛
راهنماهای نوری که میتوانند نور را در فضاهای کوچکتر از آنچه اپتیک معمولی امکانپذیر میکند، هدایت کنند.
در مجموع، این یافتهها پایه جدیدی برای طراحی فناوریهای نوری بسیار فشرده فراهم میکند و دستگاههای آیندهنگر مانند لنزهای تماسی هوشمند و نمایشگرهای نسل بعدی واقعیت افزوده را گامی به واقعیت نزدیکتر میسازد.