هدایت نور در مقیاس نانو با ابداع دستگاه جدید

موبنا – در فیزیک کوانتومی که شاخه‌ای از علم مربوط به همه ذرات اتمی و زیر اتمی است، طراحی روش‌هایی برای کنترل سرعت و حرکت ذرات یک کار همیشگی است.

نوآوری‌هایی مانند ابداع دستگاه‌هایی که به میزان قابل توجهی سرعت آنها را افزایش می‌دهند، به پیشرفت تحقیق و توسعه در زمینه مکانیک نوری(optomechanics) کمک می‌کند و روند کلی آن را اصلاح می‌کند.

در حال حاضر تیمی از محققان دانشگاه فناوری “دلفت”(Delft) هلند و دانشگاه “وین” اتریش روش جدیدی برای کنترل و اندازه‌گیری نانوذراتی که در یک پرتو لیزر به دام افتاده‌اند، ابداع کرده‌اند و نتایج مطلوبی را در شرایط با حساسیت بالا به دست آورده‌اند.

اگر چه این نخستین بار نیست که دستکاری اتم‌های به دام افتاده انجام می‌شود، اما یکی از اولین بارهایی است که دانشمندان قادر به تولید نتایج مطلوب و غلبه بر چالش‌های کلاسیک آن هستند.

برای انجام این کار، از یک روش ضبط اپتیکال، شامل یک حفره کریستال فوتونی استفاده شده است که یک دستگاه نانومقیاس است و با پرتو لیزری بسیار متمرکز کار می‌کند.

ابداع این روش به “آرتور اشکین” نسبت داده می‌شود که جایزه نوبل فیزیک 2018 را همراه با دو فیزیکدان دیگر برای اختراع نوآورانه در زمینه فیزیک لیزری دریافت کرد.

نتیجه این است که محققان نه تنها قادر به جمع‌آوری تمام نانوذرات بودند، بلکه نیروی نوری کمتری را نسبت به اغلب روش‌های سنتی به‌کار گرفتند.

مهمتر از همه، این روش به محققان اجازه داد تا از محدودیت‌های اصل “عدم اطمینان هایزنبرگ” که در طول سالیان برای بسیاری از فیزیکدانان کوانتومی چالش‌برانگیز بود، دوری کنند.

بر اساس عملکرد ذرات در آزمایش، تیم به این نتیجه رسید که این روش مسیر امیدوارکننده‌ای برای کوانتوم مکانیک نوری در دمای اتاق ارائه می‌دهد.

این دستگاه تقریبا هر فوتونی را که با نانوذرات تعامل دارد، تشخیص می‌دهد. این موضوع نه تنها به آن کمک می‌کند که به حساسیت بسیار بالایی دست یابد، بلکه به این معنی است که این روش جدید از قدرت نوری کمتری نسبت به سایر روش‌هایی که موجب از دست رفتن بیشتر فوتون‌ها می‌شوند، استفاده می‌کند.

“مارکوس آسپلمیر” رهبر گروه تحقیقاتی از دانشگاه وین، توضیح داد: این نوع دستگاه در طولانی مدت می‌تواند به ما در درک مواد در مقیاس نانو و تعاملات آنها با محیط در یک سطح اساسی کمک کند.

طبق گفته محققان، مطالعه فعلی فقط آغاز ماجرا است، آنها قصد دارند تا در طول زمان نتایج به دست آمده را اصلاح کنند.

مارکوس ادامه داد: این روش می‌تواند با استفاده از ویژگی‌های نانومواد، روش های جدیدی را منجر شود. ما در حال تلاش برای بهبود دستگاه برای افزایش حساسیت فعلی آن هستیم که به ما اجازه می‌دهد که از تعامل حفره با ذره برای بررسی یا حتی کنترل وضعیت کوانتومی ذرات استفاده کنیم که هدف نهایی ما است.

این مطالعه در مجله Optics منتشر شده است.

 منبع: ایسنا