.
.
منابع بسیار کوچک نور که با برق کارکنند در آینده بسیار مورد استفاده خواهند بود – مثلاً در نمایشگرهای گوشی های هوشمند. در این کاربردها به دلیل گسترش پیوند ها با فن آوری های سه بُعدی، لازم است که تعداد پیکسل ها به سرعت افزایش داده شوند. همچنین در تراشه های رایانه ای «منابع نوری نانویی» می توانند به کار برده شوند تا داده ها با تلفات کم با سرعت نور میان هسته های پردازشگر مختلف تبادل پیدا کنند.
.
.
.
|
یکی از راه های رسیدن به چنین منابع نوری را فیزیک دانان وورتزبورگی در مقاله ی پیشتازانه ی خود نشان داده اند: آنها در مجله ی تخصصی «نیچر فتونیکز» (Nature Photonics) برای نخستین بار روش تولید نور را با استفاده از یک نانوآنتن از جنس طلا که با نیروی برق کار می کند، تشریح کرده اند. ساخت این آنتن در گروه کاری پروفسور «برت هِشت» (Bert Hecht) و در دانشکده ی «فیزیک تکنیکی» دانشگاه وورتزبورگ به انجام رسیده است. . به کار بردن قوانین و اصول فن آوری آنتن در نـور چگونه می توان یک «آنتن نور» را تجسم کرد؟ «هِشت» می گوید: "چنین آنتنی در بیشتر جوانب همانند برادر بزرگ ترش در تلفن های همراه است. نتیجه ی آن این است که آنتن مورد بحث امواج الکترومغناتیسی را منتشر می کند – اما نه به طور دلخواه، بلکه بنا به طرح ساختمانی آنتن، در یک طول موج و به یک شکل کاملاً معیّن." |
 |
انطباق دادن قوانین فن آوری آنتن در محدوده ی نانو بر نور، چالش بزرگی محسوب می شود. فیزیک دانان وورتزبورگی می بایستی این مشکلات را به جان بخرند و با آن دست و پنجه نرم کنند. در پایان راه، با ساخت یک ساختار نانویی هوشمندانه موفقیت با آنان بود: آنتن نور آنها دو بازو دارد که هر کدام به یک سیم اتصال منتهی می شوند و انتهای آنها خیلی نزدیک به هم، تقریباً چسبیده به هم، قرار دارند.
فضای بسیار کوچک میان بازوها با نوعی ذرات نانویی از جنس طلا پوشیده شده است که یکی از بازوها را لمس می کند اما با نوک بازوی دیگر فاصله دارد. این فاصله ی شکاف مانند در حدود یک نانومتر است. این شکاف چنان کوچک است که با قرار گرفتن یک ولتاژ میان آن، الکترون ها می توانند بنا بر آنچه در مکانیک کوانتم «اثر تونل» خوانده می شود، از آن عبور کند. بر اثر این گذر الکترون ها، نوسان هایی با فرکانس در محدوده ی نور ایجاد می شود.
.
طول بازوهای آنتن تعیین کننده ی رنگ نور است
آنتنی که به این شکل ساخته شده است، امواج الکترو مغناتیسی را به صورت نور مریی تولید می کند و همزمان، طول بازوهای آنتن رنگ نور تولید شده را تعیین می کنند. پروفسور «هِشت» اضافه می کند: "به این ترتیب ما جمع و جور ترین منبع الکتریکی نور را ساخته ایم که به علاوه، ویژگی های آن هم با دستکاری هندسه ی آنتن قابل تنظیم می باشد."
در کل می توان گفت که چنین آنتن هایی قابل ساخت هستند، اما تا رسیدن به پختگی لازم برای کاربردی کردن آنها هنوز کارهایی برای انجام باقی مانده است. از یک طرف فیزیک دانان باید روی بازدهی اختراع خود کار کنند: آنتن نور هنگام کار خود هنوز مقدار زیادی جریان الکتریکی را به صورت گرما هدر می دهد. از سوی دیگر، پایداریِ کاریِ آنتن باید ارتقا داده شود، زیرا تا امروز ساختار نانویی طلای به کار رفته در آن فقط چند ساعتی کار می کند.
خوانندگانی که مایل به مطالعه ی مقاله ی این فیزیک دانان هستند، می توانند به آن مراجعه کنند:
.
“Electrically driven optical antennas”
Johannes Kern, René Kullock, Jord Prangsma,
Monika Emmerling, Martin Kamp and Bert Hecht
Nature Photonics
Advance Online Publication,
17. August 2015, DOI: 10.1038/nphoton.2015.141
.
امکانات تماس با گروه کاری مربوطه:
Prof. Dr. Bert Hecht
Physikalisches Institut
Universität Würzburg
Tel.: 0049 - 931 - 31-85863
.
.
مطالب مرتبط:
.
.
منبع:
.
.
