پژوهشي که به رهبری دانشگاه وارویک انجام شد، راهی جدید برای استفاده از "حلقه های شکل داده شده توسط فرآورده های نقاط کوانتومی" به منظور کند کردن و یا حتی ثابت نگه داشتن نور گشوده است. این روش ابعاد وسیعی از امکان محاسبات قابل اعتماد و موثر بر مبنای نور گرفته تا امکان ايجاد "شیشه کند (slow glass)" را به روی ما می گشاید.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الکترونیوز) و به نقل از يورك الرتز، کلید اصلی این پژوهش جدید" اگزیتون (exciton) " می باشد. اگزیتون به جفت شدن یک الکترون که توسط یک فوتون به تراز بالاتری از انرژی رفته است، با یک حفره (یا یک الکترون دیگر) که به داخل اوربیتال اطراف هسته ی اتم رانده شده است، گفته می شود. با وجود انرژی بالاتر در حالت جدید، الکترون با یکی از حفره ها (محل هایی که توسط الکترونی که به تراز انرژی بالاتری رفته است خالی شده)، جفت می شود. هنگامی که الکترون انرژی بالای خود را از دست می دهد، دوباره به حفره ای که با آن پیوند داشت و آنرا ترک کرده بود باز می گردد و فوتون جذب شده تابیده می شود.

چرخه ی فوق معمولا بسیار سریع رخ می دهد؛ ولی اگر بتوانيم راهی پیدا کنيم تا عمل اگزیتون را درجا و برای هر مدت زمانی سد کنیم یا نگه داریم، در واقع توانسته ایم بازتابش فوتون را به تأخیر بیاندازیم و به طور مؤثری نور را کند و حتی متوقف کنیم.

پژوهش گران به سرپرستي پژوهش گر دکترا، آندره فیشر و دکتر رادولف ا. روِئمر از دپارتمان فیزیک دانشگاه وارویک، در حين ساخت نقاط كوانتومي، به طور تصادفي به وجود قابليت هايي در برخي حلقه هاي ريز ماده پي بردند. هنگام ایجاد این نقطه های کوانتومی بسیار کوچک در ابعاد 10 تا 100 نانومتر، فیزیک دانان گاهی شرایطی ایجاد می کردند که ماده هنگام ته نشین شدن، روی سطح مورد نظر پاشیده شود. به این ترتیب نقطه ی کوانتومی مناسبی بدست نمی آید، ولی ساختارهایی به شکل حلقه از آن ماده ایجاد می شود. به هر حال این " نانو حلقه های آهارونوف- بوم (Aharonov-Bohm nano rings) " که در اصل به طور تصادفی ایجاد شده اند، اکنون مرجع اصلی مطالعه ي منحصر به فرد آن ها روی محدود کردن اگزیتون است (كه در این مورد، به نظر می رسد در اندازه ي دقیقي باشد). اگرچه رسیدن به این اندازه ی مفید به سادگی ممكن نیست، اما در صورت تحقق آن، به خودی خود به آن ها اجازه می دهد تا اگزیتون را تا هر مدتی بخواهند متوقف کنند.

اما اين گروه پژوهشي دریافته اند که اگر ترکیبی از میدان های الکتریکی و مغناطیسی را به طور قابل ملاحظه ای به این نانو حلقه ها اعمال کنند، آن گاه به سادگی می توانند با تغییر میدان الکتریکی موجب توقف اگزیتون در جاي خود شوند یا به آن اجازه ی فروپاشی و تابش دوباره ی فوتون بدهند.

در حالي كه دیگر پژوهش¬گران از حالت¬های نامتعارفِ مختلف مواد استفاده کرده اند تا حرکت نور را به طور چشمگیری کند کنند، این اولین بار است که فني برای توقف کامل نور و آزاد سازی فوتون های منفرد به طور دلخواه ابداع شده است.

دکتر روِئمر می گوید: "اين روش مستلزم توسعه ي محاسبات نوري است که اين محاسبات، نیاز به سازوکاری مؤثر و قابل اطمینان مانند اين روش دارد که نور را دستکاری کنیم."

اين روش هم چنین می تواند در توسعه ی یک "بافر" از فوتون های وارد شونده به كار رود که اين بافر می تواند آن ها را در زمان ديگري به ترتیب دوباره آزاد کند، بنابراین تأثیری شبیه مفهوم "شیشه ی کند" ایجاد خواهد کرد. این مفهوم، چند دهه ی پیش برای اولین بار توسط یک نویسنده داستان های علمی تخیلی به نام باب شاو پیشنهاد شده بود.

عنوان اصلی مقاله، " نگه داری اگزیتون در یک حلقه ی نانومقیاس آهارونوف- بوم با تنظیم میدان الکتریکی (Exciton storage in a nanoscale Aharonov-Bohm ring with electric field tuning) " از دانشگاه وارویک است كه در مجله ي Physical Review Letters (PRL) منتشر شده است.

برای مطالعه ی مقاله می توانید به لینک زیر مراجعه کنید:
Physical Review Letters, 2009; 102 (9): 096405 DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.096405

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |