"ضوء التيراهيرتز" الجديد قد يؤدي إلى إحداث ثورة في تقنية واي فاي والاتصال بين الأجهزة

نجح علماء في تطوير طريقة للتحكم في ضوء التيراهيرتز باستخدام بولاريتونات البلازمون ديراك، مما أدى إلى تقدم كبير في مجال الاتصالات وتقنيات الكم والأجهزة فائقة الصغر.

اكتشف الباحثون للتو طريقة جديدة للتحكم في موجات الضوء الخاصة في المواد ثنائية الأبعاد، والتي يمكن أن تحدث ثورة في أنظمة الاتصالات وتقنيات الكم.

يركز هذا البحث على بولاريتونات بلازمون ديراك (DPPs)، وهي موجات تجمع بين الضوء وحركة الإلكترونات، ويمكن أن تُسهّل استخدام الضوء على نطاقات صغيرة جدًا.

تختلف هذه البولاريتونات عن موجات الضوء التقليدية بقدرتها على تركيز الضوء في مساحات أصغر بمئات المرات من طولها الموجي الطبيعي، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص في بناء أجهزة بمكونات بحجم الدوائر الإلكترونية.

ما يميز هذه البولاريتونات هو سلوكها في مواد ديراك، مثل الجرافين والعوازل الطوبولوجية. بفضل هذه الخاصية، تستطيع البولاريتونات التكيف والاستجابة بحساسية عالية للتغيرات في بيئتها.

تُعدّ مُعالجات DPPs واعدة بشكل خاص في نطاق ترددات التيراهرتز، الذي يقع بين الموجات الدقيقة والأشعة تحت الحمراء في الطيف الكهرومغناطيسي. لهذه المنطقة تطبيقات في التصوير الطبي، ونقل البيانات لاسلكيًا، والمسح الأمني.

في دراسة نُشرت مؤخرًا، قدّم باحثون تقنية للتحكم في مُعالجات DPPs في نطاق ترددات التيراهرتز.

لتحقيق ذلك، استخدموا مادة تُسمى سيلينيوم البزموت الفوقي، وهي نوع من العوازل الطوبولوجية التي توصل الكهرباء على أسطحها مع بقائها عازلة في داخلها.

ابتكر العلماء مواد ميتامترية من هذا المركب، حيث رتبوا شرائح رقيقة من المادة في صفوف بمسافات صغيرة بينها. ومن خلال ضبط هذه الفجوات، تمكنوا من توجيه حركة بولاريتونات البلازمون والتحكم فيها.

لقد لاحظوا تحرك DPPs على طول هذه الهياكل، ومن خلال تعديل المسافة بين الشرائط، تمكنوا من تقليل الطول الموجي بنسبة تصل إلى 20% وزيادة مسافة الانتشار بأكثر من 50%.

يفتح هذا الاختراق الباب أمام أجهزة تيراهرتز جديدة، مثل أجهزة الكشف، والمُعدِّلات، والموجهات الموجية الأكثر إحكامًا وكفاءة.

كما قد يُمهِّد الطريق لدوائر فوتونية قابلة لإعادة التشكيل، وخلايا شمسية أكثر كفاءة، والحوسبة الكمومية، والبصريات غير الخطية.