روشی جدید برای تولید بلورهای فتونیکی

اخیراً گروهی از محققان آمریکایی توانسته‌اند از مولکول‌های DNA برای تولید مقرون به‌صرفه بلورهای فتونیکی کمک بگیرند.

بلورهای فتونیکی مواد بسیار جالبی هستند که
می‌توانند نور را در فضاهای محدودی هدایت کنند. این مواد می‌توانند به جزء
اساسی رایانه‌های کم‌مصرف نسل بعدی تبدیل شوند که به جای استفاده از
الکتریسیته، از نور بهره می برند. با این حال تولید مقرون به‌صرفه این مواد
تاکنون دشوار بوده است. اما اخیراً محققان توانسته‌اند از منبع جذابی برای
این کار کمک بگیرند: مولکول‌های DNA.

گروهی از محققان MIT به‌همراه همکارانشان از موسسه تحقیقاتی Scripps و
دانشگاه روچستر نشان داده‌اند که ذرات کوچک طلا و توپ های پروتئین کوچکی که
به نام ذرات ویروس‌مانند شناخته می‌شوند، می‌توانند همراه با رشته‌های DNA
متصل شده به آنها به‌صورت خودبه‌خودی به ساختارهای شبکه‌مانند خودآرایی
کنند. با وجودی که خود این مواد برای ساختن بلورهای فتونیکی مفید نیستند،
اما فاصله بین ذرات آنها دقیقاً همان فاصله‌ای است که بلورهای فتونیکی را
قادر می سازد نور را در محدود طیف مرئی هدایت کنند. 
بلورهای فتونیکی از موادی با ضریب شکست
متفاوت ساخته می‌شوند و به‌همین دلیل می‌توانند نور را با زوایای مختلف خم
کنند. این بلورها بسته به فاصله میان ذرات، نوری با طول موج خاص را تقریباً
بدون هیچ اتلافی منعکس می‌کنند. تنظیم یک بلور فتونیکی برای نور مرئی
نیازمند این است که فاصله میان ذرات تنها چند نانومتر باشد که با روش‌های
ساخت فعلی این کار بسیار دشوار است. امروزه تنها بلورهای فتونیکی که در
محدود نور مرئی کار می‌کنند، دوبعدی هستند. آنها می‌توانند نوری را که در
یک صفحه حرکت می‌کند، خم کنند، اما قادر به خم کردن نوری که در صفحه عمود
بر صفحه اولیه حرکت می‌کند، نیستند. یک بلور فتونیکی با ابعاد شبکه ساخته
شده توسط محققان MIT (شبکه‌ای از نانوذرات و پروتئین‌ها) نور را در سه بعد
منعکس می‌کند که این ویژگی برای هدایت نور در لایه‌های چندگانه تراشه‌های
رایانه‌ای ضروری است.

ترکیب عجیب

ابیگیل لایتون جین یکی از محققان اصلی این کار می‌گوید: « طلا و پروتئین به
درد بلورهای فتونیکی نمی خورند، اما این کار بیشتر نشان‌دهنده امکان
استفاده از دو ماده کاملاً متفاوت است. در یک سو مولکول پروتئین قرار دارد
که نرم بوده و یک ماده زیستی است و در سوی دیگر کره‌های سخت فلزی طلا را
داریم. اگر بتوانیم این کار را با این دو ماده کاملاً متفاوت انجام دهیم،
می‌توان گفت که با هر دو ماده دیگر نیز این امر امکان‌پذیر است».