کشف روشی نوین برای مهار امواج نوری عجیب در مواد دوبعدی
زمان انتشار: 18 اکتبر 2025 ساعت 11:19
دسته بندی: فناوری اطلاعات
شناسه خبر: 2860394
زمان مطالعه: 5 دقیقه
کشف روشی نوین برای مهار امواج نوری عجیب در مواد دوبعدی
به گزارش سیلاد و به نقل از سای‌تک‌دیلی، در مرکز این حوزه نوظهور، امواج پلاسمونی دیراک (DPP) قرار دارند؛ امواجی غیرعادی که نور را با حرکت الکترون‌ها در مواد دوبعدی فوق نازک ترکیب می‌کنند.
برخلاف امواج نوری معمولی که به سرعت نور در فضای آزاد محدودند، این امواج قادرند نور را تا صد برابر کوچک‌تر از طول موج اصلی خود فشرده کنند.
این توانایی شگفت‌انگیز، آن‌ها را به ابزاری قدرتمند برای دستکاری نور در مقیاس نانو تبدیل کرده است، جایی که اپتیک سنتی ناتوان است.
گفتنی است که امواج پلاسمونی دیراک در موادی مانند گرافن و عایق‌های توپولوژیک ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارند. در این مواد، الکترون‌ها به‌گونه‌ای حرکت می‌کنند که گویی بدون جرم هستند، و این ویژگی به امواج پلاسمونی انعطاف‌پذیری بی‌نظیری می‌بخشد.
بر این اساس، این امواج به تغییرات محیطی بسیار سازگارند و به‌عنوان اجزای کلیدی در آینده دستگاه‌های نانو-اپتوالکترونیک مطرح شده‌اند. اهمیت این امواج در محدوده فرکانسی تراهرتز (THz) دوچندان می‌شود؛ بخشی از طیف الکترومغناطیسی که بین امواج مایکروویو و نور مادون قرمز قرار دارد و به «شکاف تراهرتز» معروف است.
این محدوده، یکی از کم‌کاوش‌شده‌ترین حوزه‌های علم و فناوری است، اما پتانسیل عظیمی برای کاربردهایی نظیر غربالگری امنیتی، ارتباطات بی‌سیم و تشخیص پزشکی پیشرفته دارد.
با این حال، کنترل مؤثر نور در فرکانس‌های تراهرتز همواره چالشی بزرگ بوده است. امواج پلاسمونی دیراک راه‌حلی امیدبخش ارائه می‌دهند. این امواج می‌توانند امواج تراهرتز را در مقیاس نانو محدود و هدایت کنند، و امکان ساخت اجزای فوتونیک فشرده و کارآمد مانند آشکارسازها، مدولاتورها و موج‌برها را فراهم می‌سازند.
در پژوهشی به‌تازگی منتشر شده، تیمی از پژوهشگران روشی برای کنترل دقیق رفتار امواج پلاسمونی دیراک در مواد دوبعدی ارائه کرده‌اند.
این تیم با استفاده از متامواد عایق توپولوژیک ساخته‌شده از Bi₂Se₃ اپیتاکسیال، رویکردی نوآورانه را به نمایش گذاشتند. آن‌ها با طراحی و ساخت نانوساختارهای جفت‌شده جانبی، موسوم به متا-عناصر، با فاصله‌بندی خاص، توانستند بردار موج این امواج را از طریق کنترل هندسی تنظیم کنند.
یافته‌های این پژوهش نشان داد که تنظیم فاصله بین متا-عناصر جفت‌شده می‌تواند بردار موج پلاريتون را تا ۲۰ درصد افزایش دهد و طول تضعیف آن را بیش از ۵۰ درصد بهبود بخشد.
