محققان دانشگاه دلف برای نخستین بار نشان دادند که چگونه نور از میان حفره‌های کوچک عبور می‌کند. دکتر اورل آدام و پروفسور پل پلانکن، از بخش فناوری دانشگاه دلف هلند با همکاری دو گروه تحقیقاتی از کره جنوبی و پژوهشگران آلمانی، برای اولین بار موفق به مشخص کردن مناسب مسیر در این فرایند شدند.
چگونگی عبور نور از میان حفره‌های کوچک
نور چگونه از یک حفره کوچک عبور می‌کند؟ دکتر اورل آدام و پروفسور پل پلانکن، از بخش فناوری دانشگاه دلف هلند با همکاری دو گروه تحقیقاتی از کره جنوبی و پژوهشگران آلمانی، برای اولین بار موفق به مشخص کردن مناسب مسیر در این فرایند شدند.
این تحقیق در بلندمدت برای انجام اصلاحاتی اساسی در میکروسکوپ‌های تراهرتز بسیار امیدوارکننده است. میکروسکوپی تراهرتز روش جدیدی برای اندازه‌گیری مقادیر بسیار کوچک از یک ماده با استفاده از نور است.
طبق قوانین فیزیک می‌دانیم که عبور نور، به‌ویژه از میان حفره‌ای که ابعاد آن کوچک‌تر از نصف طول موج نور عبوری است، دشوار است.
با کمک دانشمندان، محققان در بخش فناوری دانشگاه دلف برای انجام این تحقیق و به دست آوردن بینشی از این فرایند مدیریت شدند، این کار با اندازه‌گیری‌هایی که بهعنوان تابش تراهرتز شناخته شده‌اند، انجام شد.
این نور فرامادون قرمز و با فرکانس تقریبی ۱۰۱۲ هرتز است. این نوع تابش این امکان را می‌دهد تا محققان شدت میدان الکتریکی نور نفوذی را ـ که مرسوم به شدت نور نفوذ کرده‌است ـ فقط در نزدیک حفره اندازه‌گیری کنند. مقادیر میدان الکتریکی در مورد چگونگی رفتار نور در چنین موقعیت‌هایی، اطلاعات بیشتری را نسبت به آنچه به‌وسیله شدت مشخص می‌شود، آشکار می‌کند. با سنجش دقیق ضریب شکست بلور نزدیک حفره به‌وسیله اشعه لیزری، می‌توان قدرت میدان‌های الکتریکی را اندازه‌گیری کرد. ضریب شکست بلور با قرار گرفتن در یک میدان الکتریکی متغیر، خیلی کم تغییر می‌کند. با اندازه‌گیری تغییرات ضریب شکست، نتایج به‌دست‌آمده، می‌توان توانِ میدان الکتریکی نور را در نزدیک حفره، مشخص نمود.
(Bouwkamp)بوکمپ
پلانکن می‌گوید:”این فرایند تاکنون به‌طور مناسبی مسیریابی نشده‌است، دلیل آن نیز در دسترس نبودن فناوری آن است.”
برای اولین بار آزمایش‌ها تا حد زیادی مدل بوکمپ را تأیید کردند، این مدل نظری را تئوری در سال ۱۹۵۰ محققی هلندی ـ که در فیلیپس کار می‌کرد ـ برای عبور نور از میان حفره‌های کوچک ارائه کرده‌است.
برای نمونه، قدرت میدان الکتریکی پیش‌بینی‌شده از سوی بوکمپ، در لبه‌های سوراخ نسبت به دیگر قسمت‌ها قوی‌تر است و در واقع نیروی میدان با کم کردن فرکانس تراهرتز نور، کاهش می‌یابد.
محققان همچنین ضمن آزمایش‌های خود دریافتند که اگر ابعاد حفره ۵۰ بار کوچک‌تر از طول موج نور به کاررفته باشد، نور کافی برای اندازه‌گیری اطراف حفره، می‌تواند از درون آن عبور کند؛ در حالی که این کار در روش‌های دیگر بسیار دشوار است. این روش پژوهشگران را قادر ساخت تا بتوانند کل فرایندها را ثبت و مشاهده کرده، سرعت حرکت نور را تا هزار بیلیون برابر(۱۰۱۲) آهسته‌تر کنند، همچنین نشان می‌دهد که چگونه نور از حفره خارج می‌شود و پس از آن چطور امواج نورانی به‌طور حلقه‌ای‌شکل به‌سمت خارج حرکت می‌کنند؛ همانند وقتی که سنگی را به داخل آب پرتاب می‌کنیم.
کاربردها
یافته‌های پلانکن و همکارانش تنها از نقطه‌نظر علوم پایه قابل توجه نیستند. این یافته‌ها می‌توانند به توسعه استفاده از میکروسکوپ‌های تراهرتز نیز کمک کنند.
پلانکن امیدوار است که بتوان در درازمدت، از یک حفره بسیار ریز بهعنوان یک منبع اصلاح‌شده از نور تراهرتز استفاده نمود. با کوچک‌تر شدن حفره‌های این منابع نوری، می‌توان با استفاده از این روش تصاویری را با دقت بیشتر ایجاد کرد و بدین ترتیب مقادیر بسیار کم مواد را نیز ساده‌تر اندازه‌گیری کرد.
تابش‌های تراهرتز( با فرکانسی حدود ۱۰۱۲ هرتز)، نوعی از امواج الکترومغناطیسی است که به‌طور روزافزونی برای تهیه تصاویر، مورد استفاده قرار می‌گیرد. گذشته از این موارد، بسیاری از مواد؛ از قبیل کاغذ، پلاستیک‌ها و لباس‌ها نسبت به تابش‌های تراهرتز شفاف هستند؛ این در حالی است که این مواد نسبت به نور مرئی شفاف نیستند.
میکروسکوپ‌های تراهرتز هنوز نتوانسته‌اند تصاویر واضحی را ایجاد کنند. توسعه منابع نوری کوچک‌تر و قوی‌تر، همچنین داشتن آشکارسازهایی بسیار حساس، زیست‌پذیری را در تصویربرداری‌های ریز اصلاح خواهد نمود، و بدین ترتیب بهعنوان مثال برای تصویربرداری از سلول‌های بیولوژی می‌توان از تابش‌های تراهرتز استفاده کرد.
