محققان دانشگاه MIT آمریکا فرآیندی را شناسایی کردند که در آن یک جریان الکتریکی در یک صفحه نازک گرافینی در شرایط خاصی می تواند به سرعتی بیش از سرعت نور برسد و به عبارتی دیوار نوری را بشکند. در نتیجه این رخداد یک پرتو متمرکز نور تولید می شود.
این راهکار جدید تولید نور مرئی از الکتریسیته، کاملا قابل کنترل، سریع و مقرون به صرفه است و کاربردهای بالقوه بسیاری دارد. یک ویژگی گرافین دوبعدی این است که سرعت حرکت الکترون ها در آن بسیار زیاد و نزدیک به یک سیصدم سرعت نور در خلاء است. این ویژگی امکان تبدیل الکتریسیته به نور را فراهم می کند.
یکی از ویژگی های عجیب گرافین این است که می تواند نور را با استفاده از پدیده ای موسوم به پلاسمون های سطحی به دام اندازد. پلاسمون ها در واقع ذراتی مجازی هستند که از نوسان الکترون ها در سطح ماده ساخته می شوند.
هنگامی که نور به یک صفحه گرافینی که در واقع یک ساختار دوبعدی کربن است، برخورد می کند، سرعت آن چندصد برابر کاهش می یابد. سرعت فوتون ها (ذرات نور) پس از این کاهش چشمگیر، با سرعت حرکت الکترون ها در ساختار گرافین دوبعدی، تقریبا یکسان است.
این ویژگی ها امکان حرکت الکترون ها را با سرعت نور در گرافین و حتی با سرعتی بیشتر از آن فراهم می کند. در نتیجه در پدیده ای مشابه عبور هواپیما از دیوار صوتی، حرکت الکترون ها با سرعت نور موجب تولید امواج ضربه ای نوری می شود و پرتو پرنور متمرکزی را ایجاد می کنند.
این پدیده امکان تولید سیگنال های نوری متناسب با فناوری تولید تراشه های کنونی را فراهم می کند و می تواند شاه کلید طراحی و نسل جدید ساخت مدارهای نوری بسیار کوچک تر، سریع تر و کارآمدتر از مدارهای امروزی باشد.
گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.
منبع: ایرنا