گام بلند دو دانشمند ایرانی درعرصه نامرئی سازی

تیمی از دانشمندان دانشگاه های استنفورد و پنسیلوانیا با همکاری دو محقق ایرانی با استفاده از پوشش فلز بازتابی، دست به ساخت یک دستگاه نامرئی آشکارساز نور زده‌اند که بدون دیده شدن، قادر به مشاهده است.

به گزارش سرویس فناوری خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)،‌ پرفسور نادر انقطاع، استاد ایرانی دانشگاه «پنسیلوانیا» که پیش از این به دلیل ابداع شیوه‌ای برای غیر قابل رویت کردن اجسام جزو 50 شخصیت برجسته سال در حوزه علوم، اقتصاد و فن‌آوری معرفی شده بود، با همکاری فرزانه افشین‌منش، دانشجوی دکتری دانشگاه استفورد و دیگر محققان با تطبیق نسبت فلز به سیلیکون که به عنوان تنظیم‌کننده هندسه شناخته شده، به بهره‌برداری از فیزیک مقیاس نانو پرداخته است.

طبق این قانون، نور بازتابی از دو ماده، یکدیگر را خنثی کرده و باعث نامرئی شدن دستگاه می‌شود.

آشکار کردن نور نسبتا ساده و شناخته‌شده است. سیلیکون در زمان انتشار نور بر آن به تولید جریانهای الکتریکی پردازد، پدیده ای که در پانلهای خورشیدی و حسگرهای نوری امروزی استفاده می شود.

این در حالی است که این دستگاه، یک نوآوری جدید بوده که در آن برای اولین بار از یک مفهوم جدید موسوم به « پنهان‌سازی پلاسمونیکی» برای نامرئی کردن دستگاه استفاده شده است.

حوزه پلاسمونیک به بررسی چگونگی تعامل نور با نانوساختارهای فلزی و القای جریانات کوچک الکتریکی دارای نوسان در سطح فلز و نیمه‌رسانا می‌پردازد. این جریانات در عوض به تولید امواج نوری پراکنده می‌پردازند.

این دانشمندان با طراحی دقیق دستگاه خود با تنظیم هندسه، دست به ساخت یک پنهان‌ساز پلاسمونی زده‌اند که در آن نور پراکنده شده از فلز و نیمه رسانا یکدیگر را به خوبی از طریق پدیده‌ای موسوم به «تداخل مخرب» خنثی می‌کنند.

امواج نوری موج دار در فلز و نیمه رسانا به تولید یک تمایز بارهای مثبت و منفی در مواد در یک لحظه دو قطبی در اصطلاح فنی می‌پردازند. در این دستگاه دانشمندان باید به تولید یک لحظه دو قطبی در طلا پرداخته که از لحاظ قدرت با سیلیکون مشابه بوده اما در علامت‌دهی به دوقطبی متضاد است.

زمانی که دوقطبی‌های منفی و مثبت با قدرت مشابه با هم برخورد می‌کنند، یکدیگر را خنثی کرده و سیستم به شکل نامرئی در می‌آید.

به گفته محققان که نتایج پژوهش آنها در مجله Nature Photonics منتشر شده، یک پوسته طلای به دقت مهندسی‌شده به طور چشمگیری واکنش نوری نانوسیم سیلیکونی را تغییر می‌دهد.

جذب نور در سیم کمی کاهش یافته، در حالیکه این کاهش در مورد پراکندگی نور به دلیل اثر پنهان‌سازی چندین برابر شده و نامرئی می‌شود.

این محققان نشان داده‌اند که پنهان‌سازی پلاسمونی در بسیاری از طیف‌های مرئی نور موثر بوده و این تاثیر بدون توجه به زاویه نور ورودی یا شکل و جایگاه نانوسیم‌های دارای پوشش فلزی در دستگاه عمل می‌کند. آنها همچنین نشان دادند که دیگر فلزات مرسوم در تراشه‌های رایانه‌‌یی مانند آلومینیوم و مس نیز از کارایی طلا در این دستگاه برخوردارند.

برای تولید حالت نامرئی تنها موضوع مهم، تنظیم فلز و نیمه رسانا است. به گفته محققان، اگر دو قطبی‌ها کاملا با یکدیگر هم‌تراز نشوند، تاثیر پوششی کم شده یا از بین می‌رود. برخورداری از میزان مناسب از مواد در مقیاس نانو نیز برای تولید بالاترین درجه پوششی مهم است.

مهندسان به پیش‌بینی کارکردهای آینده برای چنین دستگاه‌های فلز- نیمه‌رسانای قابل تنظیم در بسیاری از حوزه‌های مرتبط از جمله سلولهای خورشیدی، حسگرا، نورپردازی حالت جامد، لیزرهای مقیاس تراشه و دیگر موارد پرداخته‌اند.

برای مثال در دوربین‌های دیجیتال و سیستم‌های تصویربرداری پیشرفته، پیکسل‌هایی که به طور پلاسمونی پنهان‌شده‌اند، می‌توانند تداخلات مخرب بین پیکسلهای مجاور تولید کننده حالت تیرگی و مه را کاهش دهند. این امر می‌تواند به تصاویر دقیقتر و واضحتر و تصاویر پزشکی منجر شود.