دانشمندان در آزمایشی، شدت نور را تا ۱۰۰۰۰ بار افت دادند

دانشمندان قبلاً ثابت کرده بودند که شدت نور را می‌توان در اوقات خاصی کند کرد. اکنون یک مطالعه تازه روشی را برای دستیابی به آن مشخص می کند و ضمانت می‌کند که یکی از مفیدترین رویکردها باشد.

محققان دانشگاه گوانگشی و آکادمی علوم چین می‌گویند که این روش می‌تواند برای محاسبات و ارتباطات نوری سودمند باشد. نوری که از خلاء فضا عبور می‌کند با شدت ثابت ۲۹۹۷۹۲ کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کند. با این‌حال، اگر میدان‌های الکترومغناطیسی بسیاری همانند میدان‌های اطراف ماده معمولی را در مسیر آن قرار دهید، آن شدت شگفت انگیز اغاز به افت می‌کند.

زیاد تر مواد شفاف، نور را به اندازه ذره‌ای افت خواهند داد. این تغییرات در شدت است که علتمی‌بشود نور زمان عبور از یک محیط به محیط دیگر خم بشود. اما تشکیل کندی واقعی در شدت نور به مواد خاصی همانند کریستال‌های فوتونی یا حتی گازهای کوانتومی فوق سرد نیاز دارد.

محققان در مقاله انتشار شده‌ خود می‌نویسند: «ما فکر می‌کنیم که این کار یک مسیر کاملاً تازه برای تحقق برهمکنش‌های نور-ماده فوق قوی در تراشه‌های نانوفوتونیکی اراعه می‌دهد.»

این روش تازه مبتنی بر چیزی است که به‌گفتن شفافیت القایی به طور الکترومغناطیسی (EIT) شناخته می‌بشود. در شفافیت القایی الکترومغناطیسی، از یک ترفند هوشمندانه لیزری برای دستکاری الکترون‌های درون گازی که در خلاء ذخیره شده‌ است منفعت گیری می‌بشود.

در نهایت ماده از حالت مات به شفاف تبدیل می‌بشود و نور لیزر می‌تواند از آن عبور کند. اما به علت نحوه دستکاری آن، شدت عبور نیز افت می‌یابد. این نوشته آن را برای فیزیکدانان زیاد دلنشین می‌کند، اما این رویکرد این چنین مقدار بسیاری از نور و انرژی را در طول مسیر تلف می‌کند.

برای افت این تلفات و بهبود کارایی کل سیستم، محققان برخی از اصول EIT در کنترل نور را در نظر گرفتند و ماده جدیدی برای افت شدت نور طراحی کردند. این ماده نوعی فراسطح است؛ یک ساختار مصنوعی و دو بعدی با خواصی که در طبیعت متفاوت است.

متاسطح‌هایی (سطوح سنتز شده) که توسط این تیم طراحی شده، از لایه‌های زیاد نازکی از سیلیکون ساخته شده‌اند و نشان داده شده است که در نحوه نگهداری و انتشار کردن انرژی زیاد بهتر از گزینه‌های حاضر می باشند.

بر پایه نتایج به دست آمده‌ توسط محققان، شدت نور را می‌توان بیشتر از ۱۰۰۰۰ بار در این سیستم افت داد. در عین‌حال، اتلاف نور در قیاس با دیگر راه حلها، بیشتر از پنج برابر افت می‌یابد.

کلید رویکرد تازه، روشی است که ریزترین بلوک‌های ساختمانی متاسطح در موقعیت قرار می‌گیرند. در این مورد، آنها به اندازه‌ای نزدیک می باشند تا باهم ادغام شوند، و این بر نحوه مدیریت نور زمان عبور تأثیر می‌گذارد.

نتیجه نهایی این است که همه این علم پیچیده، کنترل بهتری بر نحوه‌ حرکت نور به ما می‌دهد. از آنجایی که نور در همه چیز از اینترنت پهن باند گرفته‌ تا محاسبات کوانتومی نقش کلیدی ایفا می‌کند، کاربردهای بسیاری برای آن وجود دارد.

این تنها راهی نیست که دانشمندان برای افت زیاد تر شدت نور اشکار کرده‌اند و اثربخشی و مقیاس‌پذیری که دارد، آن را به گزینه‌ای امیدوارکننده برای مطالعه زیاد تر تبدیل می‌کند.

محققان می‌نویسند: «با این یافته‌ها، مطالعه ما مسیر جدیدی را برای تنظیم جریان نور در فراسطح‌ها باز می‌کند.»