جهت‌گیری فناوری نانو به سمت ابزارهای پنهان و پوشیده

فیزیکدانان روشی برای عبور نور مرئی در جهت مخالف با آنچه که بطور معمول موقع عبور از یک ماده به ماده دیگر(مثل عبور از هوا، آب یا شیشه) اتفاق می‌افتد ابداع کردند. این پدیده با نام شکست معکوس شناخته می‌شود که می‌تواند پایه و اساس ساخت میکروسکوپ‌های نوری که برای تصویربرداری از اشیائی به کوچکی ملکول‌ها بکار می‌روند یا ساخت ابزارهای پنهان‌کننده که سبب نامرئی شدن اشیاء می‌شوند باشد. نتایج این کار در شماره اخیر مجلهScience چاپ شده است.

 فیزیکدانان روشی برای عبور نور
مرئی در جهت مخالف با آنچه که بطور معمول موقع عبور از یک ماده به ماده
دیگر(مثل عبور از هوا، آب یا شیشه) اتفاق می‌افتد ابداع کردند.

این پدیده با نام شکست معکوس شناخته می‌شود که می‌تواند پایه و اساس ساخت
میکروسکوپ‌های نوری که برای تصویربرداری از اشیائی به کوچکی ملکول‌ها بکار
می‌روند یا ساخت ابزارهای پنهان‌کننده که سبب نامرئی شدن اشیاء می‌شوند
باشد. نتایج این کار در شماره اخیر مجلهScience چاپ شده است.

کلید فهم این فناوری در درک چگونگی انحنای طبیعی نور موقع عبور از یک محیط
به محیط دیگر است. اگر یک مداد را به شکل زاویه‌دار در لیوان آب قرار دهید
در صورتی که از نقطه‌ای بالاتر از سطح آب به آن نگاه کنید به نظر می‌رسد
مداد به سمت بالا یا پایین خم شده است.

این اثر به دلیل ماهیت موجی نور و تمایل مواد مختلف برای پراش نور در
مسیرهای مختلف می‌باشد. به همین دلیل فیزیکدانان فکر کردند اگر مواد نوری
جدیدی در مقیاس نانو با روشی معین ساخته شوند، امکان ایجاد خمش نور با همان
زاویه اما در جهت معکوس وجود دارد.

پژوهشگران در سالهای اخیر موادی با پراش منفی یا معکوس برای فرکانس‌های
مادون قرمز و میکروویو ساختند.

این موفقیت برای طول موجهای بلند نظیر طول موجهای میکروویو که به چند
سانتیمتر می‌رسند و همچنین فرکانس‌های مادون قرمز بدست آمده است. ولی نور
مرئی به دلیل اینکه دارای طول موجی در ابعاد میکروسکوپی (در حدود یک صدم
پهنای یک تار مو) است موجب نقض این دیدگاه شد.
دایون سرپرست این گروه پژوهشی می‌گوید: حذف این موانع با کار روی پلاسمونیک
ها امکان‌پذیر است.

پلاسمونیک به میدانی می‌گویند که نور را توسط موادی که بطور ویژه طراحی شده‌اند،
برای ساخت یک موج کوچک موسوم به پلاسمون مجتمع و فشرده می‌کند.

در این مورد، پلاسمون‌ها مانند یک موج عبوری از سطوح ناهموار عمل کرده باعث
عبور نور در طول سطح سیلیکون نیترید که با نقره پوشیده شده و همچنین از عرض
نانومنشوری از جنس طلا می‌شوند؛ به گونه‌ای که این بار نور با تابش منفی
وارد لایه سیلیکون نیترید شده باعث شکست معکوس می‌شود‌.

بنابراین، این فرآیند با آنچه قبلاً برای شکست معکوس تابش‌های مادون قرمز و
میکرو ویو استفاده می‌شد تفاوت دارد.

به کمک این پدیده ممکن است بتوان سوپر لنزهایی ساخت که محدودیت شکست نور را
از بین ببرند. همچنین این احتمال وجود دارد که بتوان ملکول‌های پروتئین و
DNA را مستقیماً و بدون استفاده از روشهای پیچیده مثل بلورشناسی اشعه X
بوضوح دید.

تکنیک پلاسمونیک پتانسیل بالایی برای ” لنزهای کامل” فشرده دارد که می‌توانند
کاربردهای بیشمار بیوپزشکی همچنین برای فناوری‌های دیگر داشته باشند.

هنگامی که نور از نزدیکترین شیء می‌رسد، از میان ماده با شکست معکوس عبور
می‌کند و بدین ترتیب امکان دریافت تمامی اطلاعات سه بعدی آن فراهم می‌شود.
ناقص بودن این اطلاعات دلیل محدودیت در اندازه اشیایی است که در زیر
میکروسکوپ دیده می‌شوند.