دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا به شکل نظری، راهی برای افزایش سرعت نوری یافته‌اند که در میان زنجیرههایی از ذرات فلزی بسیار کوچک گیر افتاده‌است. در این روش تغییر در اندازه ذرات، سرعت نور را تغییر خواهد داد. با عملی شدن این طرح نظری، زنجیره‌های فلزی نانومقیاس به‌عنوان اجزای سازنده‌ای برای ابزارهای نوری و اپتوالکترونیکی استفاده خواهند شد که در فرکانس‌های بالاتری نسبت به مدارهای الکترونیکی معمولی عمل می‌کنند. این ابزارها کاربردهایی چون محاسبه نوری سریع خواهند داشت.
گامی به‌سوی دستیابی به محاسبه نوری
دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا به شکل نظری، راهی برای افزایش سرعت نوری یافته‌اند که در میان زنجیرههایی از ذرات فلزی بسیار کوچک گیر افتاده‌است. در این روش تغییر در اندازه ذرات، سرعت نور را تغییر خواهد داد. با عملی شدن این طرح نظری، زنجیره‌های فلزی نانومقیاس به‌عنوان اجزای سازنده‌ای برای ابزارهای نوری و اپتوالکترونیکی استفاده خواهند شد که در فرکانس‌های بالاتری نسبت به مدارهای الکترونیکی معمولی عمل می‌کنند. این ابزارها کاربردهایی چون محاسبه نوری سریع خواهند داشت.
این نظریه از سوی الکساندر گویادینوف و وادیم مارکل از دانشگاه پنسیلوانیا ارائه شده‌است. پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌نانو به محققان امکان را داده‌است که بتوانند زنجیره‌های نانوذره‌ایی بسازند که دقت بسیار بالایی دارند. گروه مذکور با استفاده از این پیشرفت‌ها از نانوذرات فلزی به‌عنوان زنجیره‌ای از موج‌برهای بسیار کوچک استفاده کرده‌اند.
هم‌اکنون این طرح در حد یک نظریه است؛ اما از دیدگاه تجربی، ایجاد نانوزنجیره‌ای فلزی امکان ساخت اجزای نوری‌ای با قطر کوچک‌تر و پهنای باند بزرگ‌تر را ایجاد کرده، به این ترتیب، می‌توان موج‌برهای کارامدی ساخت. افزایش سرعت پالس نوری به معنای افزایش پهنای باندِ موج‌بر است و بالا رفتن پهنای باند به افزایش تعداد کانال‌های اطلاعاتی کمک می‌کند و به این شکل می‌توان در بازه زمانی مشخصی، اطلاعات بیشتری را از خلال یک موج‌بر عبور داد.
این محققان تأثیر تغییر در شکل ذرات را بر روی پهنای باند بررسی کرده‌اند. آنها مشاهده کردند که پهنای نانوذرات کروی کمی است و نشان دادند که ذراتِ دوک‌شکلِ سیگارمانند و یا ذراتِ پختِ نعلبکی‌مانند سرعت پالس‌های پلاسمون سطحی‌ای را که از سطح بازتابش می‌شوند، تا ۲/۵ برابر سرعت نور در خلأ، ارتقا می‌دهند؛ بنابراین شکل‌دهی خاص نانوذرات به ارتقای چشمگیری در پهنای باند کاری موج‌بر می‌انجامد، همچنین ساخت زنجیره‌ها از ذرات تخت، منجر به کاهش اتلاف انرژی می‌شود. به‌دلیل برخورداری از چنین خصوصیاتی، می‌توان در آینده از این ذرات به‌عنوان اجزای سازنده ابزارهای نوری استفاده کرد. اگر چه زنجیرههایی که از این ذرات فلزی تشکیل شده‌است، به‌دلیل اتلاف انرژی سریع، برای ارتباطات بلندبرد مناسب نیستند؛ این مواد برای استفاده در ابزارهای اپتوالکترونیک و نوری(که اندازه آنها باید کوچک باشد) مناسبند.
نظریه مذکور می‌تواند برای رفع موانع موجود در زمینه اندازه‌پذیری در اپتیک سودمند باشد. نور نمی‌تواند از درون یک فیبر نوری با قطری کوچک‌تر از یک میکرون عبور کند؛ با این حال، یک زنجیره ذره‌ای همانند زنجیره‌ای که محققان یادشده پیشنهاد داده‌اند، تنها ۵۰ نانومتر قطر داشته(چند صد بار نازک‌تر از فیبرهای نوری است) و می‌تواند موج‌های پلاسمون سطحی را هدایت کند.
یکی از مباحث مربوط به این نظریه، تطابق آن با نظریه نسبیت است که پیش‌بینی می‌کند هیچ چیزی نمی‌تواند سرعتی بیش از سرعت نور داشته باشد؛ اما دانشمندان معتقدند مواردی در طبیعت وجود دارد که در آنها موج‌هایی به نام بسته‌های موجی سوپرلومینال، سرعتی بیش از سرعت نور دارند. البته نمی‌توان به‌وسیله این بسته‌های موجی، انرژی یا اطلاعات را با سرعتی بیش از سرعت نور منتقل نمود، از این رو تناقضی با نظریه نسبیت وجود ندارد. پالس‌های پلاسمون سطحی موجود در این نظریه هم به این دسته از بسته‌های موجی تعلق دارند.
نتایج این تحقیق در نشریه Physical Review B به چاپ رسیده‌است.
