کشف تعامل نور-ماده در لایه منفرد اتم با همکاری دانشمند ایرانی

دانشمندان دانشگاه فلوریدای مرکزی با همکاری "رکسانا رضوانی نراقی"، دانش‌آموخته دانشگاه تهران، شیوه چگونگی تعامل نور-ماده در لایه منفردی از اتم‌ها را شناسایی کردند.

کد خبر: ۱۵۹۶۲۴

تاریخ: ۱۰ خرداد ۱۳۹۶ - ۱۰:۰۶

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ساینس دیلی، فیزیکدانان معمولا از ابزارهای طیف‌سنجی برای بررسی شیوه تعامل نور با گاز، مایع یا جامد استفاده می‌کنند. این روش inelastic توصیف می‌شود و در آن انرژی نور به خاطر تماس با ماده تغییر می‌کند.

رضوانی نراقی و اعضای دیگر تیم علمی به رهبری پروفسور "آریستید دوگاریو" (Aristide Dogariu) روشی جدید برای شناسایی چنین تعاملی در لایه منفردی از اتم‌ها ارائه داده‌اند. این فرآیند به خاطر اندازه کوچک اتم بی‌نهایت دشوار است و در شیوه جدید انرژی نور بدون تغییر می‌ماند.

مطالعه جدید نشان می‌دهد حتی در سطح اتمی، اندازه‌گیری آماری نورمحور دارای قابلیت‌های عملی است که رویکردهای سنتی از داشتن این توانایی‌ها محرومند.

این نخستین آزمایش از این نوع بر روی لایه منفردی از اتم‌هاست و در آن، تیم علمی از گرافن که ماده‌ای دوبعدی و بلوری است، استفاده کرد.

تکنیک دانشمندان شامل شفاف کردن تصادفی(random) تک‌لایه‌ اتم از همه جهت‌های ممکن و سپس تحلیل چگونگی تاثیر گذاشتن نارسایی‌ها و نقص‌های(defect) ریز در سطح اتمی بر ویژگی‌های آماری نور ورودی بود.

این آزمایش نه تنها روشی ساده برای ارزیابی خصوصیت‌های ساختاری مواد دو بعدی در اختیار محققان می‌گذارد بلکه ابزاری جدید نیز برای کنترل ویژگی‌های پیچیده تشعشع نوری در مقیاس‌های زیرطول موج ارائه می‌دهد.

گرافن و مواد دو بعدی دیگر ویژگی‌هایی دارند که فیزیکدانان در تلاش برای استفاده از آن‌ها در ساخت صفحه‌ نمایش‌ها، باتری‌ها، خازن‌ها، سلول‌های خورشیدی و مواد دیگر هستند.

با این حال، کارآیی آن‌ها به خاطر وجود ناخالصی محدود می‌شود و یافتن نارسایی‌های اتمی نیازمند تکنیک‌های میکروسکوپی پیشرفته است که استفاده از آن‌ها گاها غیرعملی است.

تحقیق تیم دانشگاه فلوریدای مرکزی، شیوه‌ای کارآمدتر را برای شناسایی این نارسایی‌ها ارائه می‌دهد و به پیشرفت‌های جدیدی در علم فیزیک خواهد انجامید.

کشف این نکته که یک لایه منفرد اتم، ویژگی‌های نور و تشعشع الکترومغناطیسی را تغییر می‌دهد، دارای مضامین مهمی برای کنترل کردن نور در مقیاس‌های زیر طول موج در ابزار نوری مانند ال‌ای‌دی‌ها و سلول‌های فتوولتائیکی است.

جزئیات این دستاورد علمی در Optica  قابل مشاهده است.