بهره‌گیری از عبور غیر عادی نور در نانو‌اپتیک

نوری که از یک لایه‌ی فلزی سوراخدار (که قطر سوراخ‌ها کوچکتر از طول موج نور است) عبور می‌کند، رفتار غیر عادی‌ از خود نشان می‌دهد. میزان نور عبوری بسیار بیشتر از مقدار مورد انتظار برای چنین سوراخ‌های کوچکی می‌باشد. تاکنون دلیل این پدیده ناشناخته مانده بود، اما به تازگی فیزیکدانان فرانسوی آن را توجیه کرده‌اند. نتایج حاصله، که نظریه‌های کنونی را به چالش می‌کشد، می‌تواند برای طراحی ابزار های نانو‌اپتیک جدید سودمند باشد.

نوری که از یک لایه‌ی فلزی سوراخدار (که قطر سوراخ‌ها کوچکتر
از طول موج نور است) عبور می‌کند، رفتار غیر عادی از خود نشان
می‌دهد. میزان نور عبوری بسیار بیشتر از مقدار مورد انتظار
برای چنین سوراخ‌های کوچکی می‌باشد. تاکنون دلیل این پدیده
ناشناخته مانده بود، اما به تازگی فیزیکدانان فرانسوی آن را
توجیه کرده‌اند. نتایج حاصله، که نظریه‌های کنونی را به چالش
می‌کشد، می‌تواند برای طراحی ابزارهای نانو‌اپتیک جدید سودمند
باشد.

فیلیپ لالان و همکارنش از موسسه d\’Optique in Palaiseau اعلام
کرده‌اند که پولاریتون‌های پلاسمونِ سطحی (surface plasmon
polaritons or SPPs) به همراه امواج شبه‌استوانه‌ای، باعث
ایجاد پدیده مذکور می‌گردند. تاکنون محققان اعتقاد داشتند که
SPPها به عبور نور از میان سوراخ‌های مذکور کمک می‌کنند، اما
دلیل قانع کننده‌ای برای این امر نداشتند. از طرف دیگر، عبور
غیر عادی نور (EOT) در طول موج‌های بزرگتر که اثبات وجود SPPها
بسیار دشوار بود، نیز مشاهده می‌شد.

هم‌اکنون، لالان و همکارانش به این نتیجه رسیده‌اند که امواج
شبه استوانه‌ای نیز باید در EOT نقش مهمی ایفا نمایند. آنها
نشان داده‌اند که همانند SPPها، امواج استوانه‌ای نیز، در
فرکانس‌های نوری، در ایجاد EOT موثرند (هم در طول موج‌های کوچک
و هم بزرگ). فیزیکدانان مذکور در تحلیل خود، به جای استفاده از
روش کلاسیکی «بسط مدی» که از دهه ۱۹۶۰ مورد استفاده قرار
می‌گیرد، رخداد‌های پراکندگی‌ِ SPPای که در ردیفی از حفره‌های
دوبعدی رخ می‌دهند را بررسی کردند.

لالان در این زمینه می‌گوید: «ما این رخداد‌های پایه‌ای را در
یک مدلِ SPP از نوعِ «مدِ جفت‌شده» با یکدیگر ادغام کردیم تا
یک عبور نور در دو بعد را تحلیل کنیم و از طریق مقایسه پیش
بینی‌های مدل SPP با نتایج محاسباتی، توانستیم نشان دهیم که در
ایجاد EOT، سهم SPP و همچنین سایر امواج چه مقدار است.»

نتایج حاصله به دانشمندان در شناختِ بیشترِ EOT، به ویژه
شناختِ رفتار تشدیدی نور روی سطوح فلزی با فواصل کوچکتر از طول
موج، کمک شایانی خواهد کرد. لالان در این باره گفت: «این کشف،
اهمیت سایر امواج (به غیر از SPPها) را در بسیاری از پدیده‌های
نوری، روشن می‌سازد»

هم‌اکنون محققان مذکور امیدوارند تا نتایج نظری خود را با
انجام آزمایشات یک‌بعدی (زنجیره‌هایی از حفره‌های یک‌بعدی)
ارزشیابی کنند. همچنین، آنها تمایل دارند تا از نتایج به دست
آمده در طراحی متاموادِ متالو-دی‌الکتریک برای ابزار‌های
نانو‌اپتیکی جدید، بهره بگیرند.