استفاده از آهنربا برای جابجایی نانولیزر ها منجر به فوتونیک بهتر می شود
پیشرفت پردازش سیگنال نوری؛
کنترل نانولیزرها با آهنربا، زمینه را برای سیگنال دهی نوری قوی تر فراهم می کند.
پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، تحقیقات جدید دانشگاه آلتو پیرامون نانولیزر ها نشان می دهد که می توان از میدان مغناطیسی برای روشن و خاموش کردن آنها استفاده کرد. فیزیک زیربنای این کشف راه را برای توسعه سیگنالهای نوری که نمیتوانند توسط اختلالات خارجی مختل شوند. هموار میکند و منجر به استحکام بیسابقهای در پردازش سیگنال میشوند.
لیزرها نور را در پرتوهای بسیار روشن متمرکز میکنند. که در حوزههای مختلف مانند ارتباطات پهن باند و دستگاههای تشخیص پزشکی مفید هستند. حدود ده سال پیش، لیزرهای بسیار کوچک و سریعی به نام نانولیزر پلاسمونیک ساخته شد. این نانولیزر ها به طور بالقوه نسبت به لیزرهای سنتی دارای قدرت کارآمدتری هستند، و در بسیاری از زمینه ها از مزیت زیادی برخوردار بوده اند- برای مثال، نانولیزر ها حساسیت بیوسنسورهای مورد استفاده در تشخیص پزشکی را افزایش داده اند.
تا کنون، روشن و خاموش کردن نانولیزرها مستلزم دستکاری مستقیم آنها، چه به صورت مکانیکی یا با استفاده از گرما یا نور بوده است. اکنون محققان راهی برای کنترل از راه دور نانولیزرها یافته اند.
پروفسور سباستین ون دایکن از دانشگاه آلتو می گوید:
«تازه در اینجا این است که ما قادریم سیگنال لیزر را با یک میدان مغناطیسی خارجی کنترل کنیم. با تغییر میدان مغناطیسی اطراف نانوساختارهای مغناطیسی خود، می توانیم لیزر را روشن و خاموش کنیم.»
این تیم با ساخت نانولیزر های پلاسمونیک از موادی متفاوت از مواد معمول این کار را انجام دادند. آنها به جای فلزات نجیب معمولی مانند طلا یا نقره، از نانو نقطه های مغناطیسی کبالت پلاتین که بر روی لایه ای پیوسته از طلا و دی اکسید سیلیکون عایق طرح ریزی شده بود، استفاده کردند. تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که هم مواد و هم آرایش نانو نقطه ها در آرایه های تناوبی برای اثر مورد نیاز است.
فوتونیک به سمت پردازش سیگنال بسیار قوی پیش می رود
مکانیسم کنترل جدید ممکن است در طیف وسیعی از دستگاههایی که از سیگنالهای نوری استفاده میکنند مفید باشد. اما پیامدهای آن برای حوزه نوظهور فوتونیک توپولوژیکی هیجانانگیزتر است. هدف فوتونیک توپولوژیکی تولید سیگنالهای نوری است که توسط اختلالات خارجی مختل نمیشوند. این با ارائه پردازش سیگنال بسیار قوی در بسیاری از حوزه ها کاربرد دارد.
ون دایکن توضیح میدهد:
«ایده ما این است که شما میتوانید حالتهای نوری خاصی ایجاد کنید که توپولوژیکی هستند. و دارای ویژگیهای خاصی هستند. که به آنها اجازه میدهد در برابر هر گونه اختلالی منتقل شوند و از آنها محافظت شود.»
این بدان معناست که اگر نقصی در دستگاه وجود داشته باشد. یا به دلیل ناهمواری مواد، نور می تواند بدون ایجاد مزاحمت از آنها عبور کند. زیرا از نظر توپولوژیکی محافظت می شود.
تا کنون، ایجاد سیگنال های نوری محافظت شده از نظر توپولوژیکی با استفاده از مواد مغناطیسی به میدان های مغناطیسی قوی نیاز داشته است. تحقیقات جدید نشان میدهد که اثر مغناطیس در این زمینه میتواند به طور غیرمنتظرهای با استفاده از یک آرایه نانوذراتی با یک تقارن خاص تقویت شود. محققان بر این باورند که یافتههای آنها میتواند راه را برای سیگنالهای جدید، در مقیاس نانو و از نظر توپولوژیکی محافظت شده نشان دهد.
“به طور معمول، مواد مغناطیسی می توانند تغییر بسیار جزئی در جذب و قطبش نور ایجاد کنند. در این آزمایشها، ما تغییرات بسیار قابل توجهی در پاسخ نوری (تا ۲۰ درصد) ایجاد کردیم.
ون دایکن میگوید چنین چیزی قبلاً دیده نشده بود.
پروفسور آکادمی Päivi Törmä اضافه می کند که:
“این نتایج پتانسیل زیادی برای تحقق ساختارهای فوتونیک توپولوژیکی دارند که در آن اثرات مغناطیسی با انتخاب مناسب هندسه آرایه نانوذرات تقویت می شود.”
این یافتهها نتیجه همکاری طولانیمدت بین گروه نانومغناطیس و اسپینترونیک به رهبری پروفسور ون دایکن و گروه دینامیک کوانتومی به رهبری پروفسور تورما، هر دو در گروه فیزیک کاربردی دانشگاه آلتو است.