محققانی از موسسه فناوری کالیفرنیا با ساخت یک افزاره بلوری نانومقیاس توانسته‌اند برای اولین بار نور و ارتعاشات صوتی را در یک فضای بسیار ریز محبوس کنند.
به‌دام اندازی نور و ارتعاشات صوتی در یک نانوبلور
محققانی از موسسه فناوری کالیفرنیا با ساخت یک افزاره بلوری نانومقیاس توانسته‌اند
برای اولین بار نور و ارتعاشات صوتی را در یک فضای بسیار ریز محبوس کنند.
اسکار پینتر، یکی از این محققان، می‌گوید: “این یک مفهوم کاملا تازه است. دانشمندان
می‌دانند که چگونه باید نور را دستکاری کنند. آنها قادر به دستکاری صوت نیز هستند.
ولی آنها نمیدانستند که دستکاری همزمان نور و صوت نیز امکانپذیر است و این امواج می‌توانند
در داخل یک ساختار ریز به شدت باهم برهم‌کنش کنند.”
در واقع پینتر به این نکته رسیده است که برهم‌کنش نور و صوت در داخل این
ساختار ریز- که یک بلور اپتومکانیکی نامیده می‌شود- می‌تواند منجر به
ارتعاشات مکانیکی شود که دارای فرکانس‌هایی به بزرگی چند ده گیگاهرتز هستند.
او توضیح می‌دهد که توانایی در رسیدن به چنین فرکانس‌هایی می‌تواند قابلیت
زیادی برای این افزاره‌ها در ارسال حجم زیادی از اطلاعات ایجاد کند و منجر
به آرایش جدیدی از کاربردهای بالقوه شود که شامل سیستم‌های مخابرات نوری و
نیز حسگرهای زیستی که قادر به آشکارسازی بزرگ‌مولکول‌های منفرد هستند، است.
پینتر می‌گوید که از این نوع برهم‌کنش می‌توان به عنوان یک ابزار تحقیقاتی
در مطالعه نانومکانیک نیز استفاده کرد. “این ساختارها خاصیت حسگری بالایی
را ایجاد خواهند کرد به گونه‌ای که با سیستم‌های مرسوم نانوالکترومکانیکی
رقابت شدیدی خواهند کرد و علت این امر آن است که حساسیت نور نسبت به حرکت
در این ساختارها به مراتب از سیستم‌های الکتریکی مرسوم بیشتر است.”
او اضافه کرد: “تمام این کارها در داخل یک ریز تراشه سیلکونی اتفاق می‌افتد.”
بلورهای اپتومکانیکی تمرکز خود را به روی اساسی‌ترین واحد‌های – یعنی
کوانتوم‌های- نور و صوت معطوف می‌کنند (اینها به ترتیب فوتون و فونون
نامیده می‌شوند.). همان‌طور که پیتنر هم می‌گوید تحقیقات بسیار مفصلی در
مورد بلورهای فوتونیکی و فونونی صورت گرفته است که در آنها از دام‌های کوچک
انرژی به نام باندگاف برای گیراندازی کوانتوم‌های نور یا صوت در داخل
ساختار استفاده می‌شود.
پینتر می‌گوید: “ما اکنون قادر به دستکاری همزمان نور و صوت درداخل یک
نانومحیط هستیم و می‌توانیم تبدیلات انرژی را بین این دو سیستم انجام دهیم.”
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Nature منتشر شده‌است.
