نازکترین آینه های جهان از اکسیتون کوانتوم برای بازتاب نور استفاده می کنند. دو تیم مجزا از دانشمندان، باریک ترین آینه ها در جهان را ساخته اند:با استفاده از ورقه های دی سلنید مولیبدن که هر کدام اندازه یک تک اتم می باشند. این آینه ها همزمان در دانشگاه هاروارد و موسسه الکترونیک کوانتومی در زوریخ توسعه یافته و در مقاله ای در روز ۱۸ ژانویه ۲۰۱۸ در مجله ی Physical Review Letters راجع به آن ها توضیح داده شده است. محققان گفته اند که این تکنیک های مهندسی محدودیت هایی را در این جهان فیزیکی ایجاد خواهند نمود.
با وجود نزدیک شدن به حداقل ضخامت، یک جسم ممکن است تحت قوانین فیزیکی بازتابنده باقی مانده باشد، و این آینه ی کوچک منعکس کننده مقدار زیادی از نور در آنها باشد. آینه ی دانشگاه هاروارد روی یک پایه سیلیکونی نصب شده، منعکس کننده ۸۵ درصد نوری است که به آن تابیده شده است. آینه ی زوریخ بر پایه ی سیلیکا (شکل اکسید شده سیلیکون) نصب شده است، ۴۱ درصد نور را منعکس می کند. هر دو آینه نور را در محدوده ۷۸۰ نانومتر بازتاب می دهند.
این شاهکار مهندسی بسیار جالب است. محققان نوشتند که این آینه های نازک می توانند بسیارمفید باشند و نقش مهمی در سنسورهای بسیار کوچک و چیپ های کامپیوتر دارند که از پرتوهای لیزری برای انتقال اطلاعات استفاده می کنند.
اکسیتون های هیجان انگیز
دی سلنید مولیبدن به شکل آینه به روش های بسیار خاصی عمل می کنند به طوری که الکترون های آن هسته ی مواد را محصور می نمایند. طبق مقاله ای که در سپتامبر ۲۰۱۷ منتشر شد، این ماده تمایل دارد تا در الکترون های خود شکاف ایجاد نماید (مناطقی که الکترون آن می تواند در مدار قرار گیرد،
اما هیچ الکترونی وجود ندارد). با اتصال یک فوتون یا همان ذره ی نور به یک اتم، الکترون شانس خوبی برای برای پریدن از یک مدار کم انرژی به به یک مدار انرژی بالاتر دارد. هنگامی که این اتفاق می افتد، یک شکاف به نام “سوراخ الکترون” در میدان الکترون تشکیل می شود.
این رفتار در الکترون هایی که دی سلنید مولیبدن را احاطه می کنند، به هنگام برخورد با طول موج مشخصی از نور این گونه رفتار می کنند. الکترون های دارای بار منفی این ذرات جعلی را جذب می کنند و در شرایط خاص، آنها را با هم ترکیب می کنند تا اشیای کوانتومی و مکانیکی عجیب و غریبی به نام اکسیتون ایجاد کنند. این اکسیتون ها نور خود را منتشر می کنند، با نورهای ورودی تداخل پیدا کرده و آن ها را به همان مسیری که آمده بودند بازتاب می دهند- درست مثل آینه ی حمام.
کاربرد آینه ها
این آینه های فوق نازک به نظر در دنیای واقعی بسیار پرکاربرد می رسند. مهندسین اپتوالکترونیک (افرادی که سر و کار آن ها با تراشه های نوری کوچک، شبکه های فیبر نوری و دیگر دستگاه هایی است که بر کنترل پرتوهای کوچک نور و فوتون ها تکیه دارند) می توانند از این آینه ی معمولی با اندازه ی یک اتم بهره مند شوند.
محققان بر این باورند که دی سلنید مولیبدن بیش از یک آینه ی کوچک کاربرد دارد. با توجه به شارژ الکتریکی مورد استفاده در این ماده، بازتابندگی آن بالا و پایین می رود. و خاموش روشن شدن آن فوق سریع انجام شده و می تواند برای کامپیوترها با چندین برنامه ی کابردی بسیار مفید واقع شود.
لینک کوتاه: