تحول در حوزه نورشناسی با یک ابزار جدید

به گزارش قائم آنلاین، به نقل از ردیت، نور در طبیعت بسیار تطبیق‌پذیر است. اگرچه این ویژگی در فناوری‌های گوناگونی مورد بررسی قرار گرفته اما نحوه تعامل نور با مواد باید برای دستیابی به اثرات مطلوب، مهندسی شود.

این کار معمولا با استفاده از ابزارهای خاصی موسوم به “تعدیل کننده‌های نور” انجام می‌شود که توانایی تعدیل ویژگی‌های نور را دارند. یکی از این ویژگی‌ها، “اثر پاکلز”(Pockels effect) نام دارد و هنگامی دیده می‌شود که یک میدان الکتریکی هنگام سفر نور، روی واسطه‌ای به کار گرفته شود. نور معمولا پس از برخورد با هر واسطه‌ای خم می‌شود اما در اثر پاکلز، ضریب شکست واسطه، متناسب با میدان الکتریکی به کار گرفته شده، تغییر می‌کند.

اثر پاکلز، کاربردهای بسیاری در مهندسی نور دارد و در حوزه‌های گوناگونی از جمله ارتباط نوری و حسگرهای الکتریکی به کار می‌رود اما نحوه اثرگذاری آن در مواد گوناگون هنوز کاملا مشخص نیست و بررسی آن را دشوار می‌سازد.

پژوهشگران “دانشگاه علوم توکیو”(Tokyo University of Science) به سرپرستی پروفسور “ایجی تاکوناگا”(Eiji Tokunaga)، پژوهشگر این دانشگاه موفق شدند در بررسی جدیدی، مکانیسم اثر پاکلز را در نوع جدیدی از تعدیل کننده‌ نور مشخص کنند.

این اثر تاکنون فقط در نوع خاصی از کریستال بررسی شده که هم دشوار و هم پرهزینه بوده است. پروفسور تاکوناگا و گروهش، ۱۲ سال پیش برای نخستین بار این اثر را کشف کردند. کشف این اثر هنگام برخورد لایه بالایی آب با یک الکترود کشف شد و پژوهشگران را به تلاش برای ابداع ابزار نوری ساده ترغیب کرد.

درک این مکانیسم به طور کامل صورت نگرفت و این فرآیند را پیچیده‌تر کرد. هدف تاکوناگا و گروهش این بود تا راه حلی برای درک بیشتر آن پیدا کنند و نهایتا پس از آزمایش‌های بسیار موفق شدند.

تاکوناگا در این باره گفت: بررسی سیگنال الکترونوری با استفاده از آب به عنوان یک واسطه، دشوار بود زیرا این اثر فقط روی لایه کم‌عمقی از آب رخ می‌دهد؛ در نتیجه ما تصمیم گرفتیم تا سیگنال بزرگی را از واسطه استخراج کنیم که به بررسی‌ آن به حساسیت بالایی نیاز نداشته باشد و استفاده از آن نیز راحت‌تر صورت بگیرد.

دانشمندان در این پژوهش، از یک الکترود شفاف روی سطح آب استفاده کردند و یک میدان الکتریکی را نیز به کار بردند. ضخامت لایه مورد استفاده در این بررسی، فقط به چند نانومتر می‌رسد و ویژگی‌های الکتروشیمیایی متفاوتی با بقیه آب مورد استفاده دارد. این لایه، تنها قسمتی از آب است که امکان بررسی اثر “پاکلز” در آن با استفاده از یک میدان الکتریکی وجود دارد. پژوهشگران در این پروژه توانستند مفهوم انعکاس کامل را به کار ببرند و یک زاویه گسترده در محل برخورد آب و الکترود ایجاد کنند.

این روش جدید تعدیل نور می‌تواند جایگزینی برای روش‌های کنونی باشد و مزایای بسیاری مانند هزینه کم و تشخیص ساده‌تر نیز به همراه دارد. تاکوناگا و گروهش باور دارند که پژوهش آنها با آشکار کردن مکانیسم‌های جدید تعدیل نور می‌تواند امکان پژوهش‌های پیشرفته را در این حوزه فراهم کند.

تاکوناگا اضافه کرد: فناوری منحصر به فرد ما در تعدیل نور، کاربردهای احتمالی بسیاری دارد و می‌تواند روشی برای استخراج سیگنال پاکلز ارائه دهد. ما امیدواریم که این پژوهش، به شکل‌گیری دوره جدیدی از پژوهش در حوزه نورشناسی منجر شود و این حوزه را دگرگون سازد.