محققان آزمایشگاه ملی لورنس برکلی برای اولین بار توانایی‌های خیره کننده مواد مصنوعی را نشان دادند. این گروه نانوآنتن‌هایی از جنس طلا ساختند که می‌تواند سیگنال‌های قدرتمندی از اثر هال (Hall effect) بدست آورد. اثر هال یک پدیده نوری در مکانیک کوانتوم است که می‌تواند نقش مهمی در آینده کامپیوترها ایفا می‌کند.
استفاده از مواد مصنوعی برای مشاهده اثر هال
محققان آزمایشگاه ملی لورنس برکلی برای اولین بار
توانایی‌های خیره کننده مواد مصنوعی را نشان دادند. این گروه نانوآنتن‌هایی
از جنس طلا ساختند که می‌تواند سیگنال‌های قدرتمندی از اثر هال (Hall
effect) به‌دست آورد. اثر هال یک پدیده نوری در مکانیک کوانتوم است که
می‌تواند نقش مهمی در آینده کامپیوترها ایفا می‌کند.
مواد مصنوعی
ترکیباتی هستند که خواص آنها به‌دلیل وجود ساختار فیزیکی آن و نه ترکیب
شیمیایی موجود در آنها است. ژیانگ ژانگ از محققان این پروژه می‌گوید ما با
استفاده از مواد مصنوعی موفق شدیم اثری را که به‌صورت طبیعی ضعیف است
افزایش دهیم. ما نشان دادیم که مواد مصنوعی نه تنها می‌توانند توزیع نور را
کنترل کنند بلکه پلاریزاسیون دایره‌ای را نیز کنترل می‌کنند. از این یافته
می‌توان در پردازش اطلاعات استفاده کرد. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای
تحت عنوان Photonic Spin Hall Effect at Metasurfaces در نشریه Science به
چاپ رسیده است.
مواد مصنوعی خواص الکترومغناطیس جالبی دارند که به‌صورت
طبیعی در دیگر مواد وجود ندارد برای مثال ضریب شکست آنها منفی است بنابراین
می‌توان نور را به عقب خم کرد. در این پژوهش از مواد مصنوعی به ضخامت ۳۰
نانومتر استفاده شده است. این ساختار V شکل نوعی نانوآنتن از جنس طلا است
که طول بازوها و جهت‌گیری آنها در ویژگی آن نقش موثری دارد.
این گروه از
۸ نانوآنتن مختلف به‌نحوی استفاده کرده تا گرادیان فاز خطی در محور ایکس
ایجاد کند با این کار می‌توان حرکت نور را کنترل کرد و برهمکنش اسپین
اربیتال فوتون را با شدت بالا ایجاد کرد. اثر هال اسپین فوتونی بستگی به
انحنای مسیر حرکت نور دارد، هر قدر این تغییر مسیر تندتر باشد، اثر قوی‌تر
است.
از آنجایی که کل سطح مورد نظر ۰٫۳ میلیمتر قطر دارد بنابراین از یک
لنز ۵۰ میلیمتری برای عبور نور از میان ماده مصنوعی و رسیده به دوربین CCD
استفاده شد. این گروه با استفاده از تصاویر گرفته شده توسط این دوربین موفق
شد هم پخش شدن نور را کنترل کند و هم اثر هال اسپین فوتونی قوی را ایجاد
کند که این نتیجه مرهون طراحی سیستمی است که در این مرکز انجام شده
است. یافته‌های این پژوهش مسیرهای تازه‌ای برای فناوری‌های مختلف باز
می‌کند. برای مثال از این روش می‌توان برای کد کردن اطلاعات روی نور
پلاریزه استفاده کرد.
