أصغر عدسة مكبرة في العالم تمكننا من رؤية ما بين الذرات

عدسة مكبرة غير اعتيادية

حقوق الصورة: وولفجانج فيلسر/ جمعية ماكس بلانك

تُعنى دراسة الضوء الميكانيكي بتفاعل الضوء مع الأجسام المادية. ويهدف الباحثون في هذا الحقل إلى اكتشاف الآثار الأساسية للنظرية الكمومية والجاذبية، وتتطلب الاختبارات في هذا الحقل، عادة، استخدام الليزر والمرايا، ودراسة كيفية تغيير كل منها لبعض المزايا من الآخر.

تمكن العلماء - في دراسة قامت بها جامعة كامبريدج - الاستفادة من بعض الخصائص الغريبة للذهب، وذلك لتركيز الضوء إلى مستويات ذرية، ما يسمح لهم برؤية الروابط بين الذرات.

استخدم الفريق البحثي جزيئات نانوية عالية الناقلية من الذهب، وذلك لصنع حجيرات رنانة ضوئية صغيرة، تسمى "حجيرات بيكوية". وهي بشكل أساسي عبارة عن نتوءات في البنية النانوية الذهبية، وهي صغيرة جداً لدرجة أنها لا تتسع إلا لذرة واحدة. وباستخدام هذه الحجيرات الرنانة الضوئية، تمكن العلماء من تركيز الضوء إلى أقل من جزء من المليار من المتر.

التلاعب بالمادة عبر الضوء

تم تشكيل الحجيرات الرنانة باستخدام الليزر لتحفيز ذرة الذهب على التحرك في الزمن الحقيقي. ووفقاً للباحثين، فقد كانت العملية صعبة، نظراً لضرورة جعل الحجرات الرنانة مستقرة في درجات حرارة منخفضة، وذلك لمنع ذرات الذهب من الحركة.

يقول البروفسور جيريمي بومبرج، وهو الباحث الرئيسي في الدراسة، من مركز الفوتونيات النانوية في مختبر كافينديش التابع لجامعة كامبريدج: "حتى ذرات الذهب المنفردة تسلك سلوك كرات معدنية صغيرة في تجاربنا، حيث تتنقل الإلكترونات الناقلة للكهرباء بشكل مستمر، وهي حالة مختلفة للغاية عن حالتها الكمومية العادية، حيث تكون هذه الإلكترونات مرتبطة بالنوى."

يمكن لهذا البحث أن يفتح الباب أمام أساليب جديدة لدراسة كيفية تفاعل الضوء مع المادة. وهذا يتضمن إمكانية التلاعب بالجزيئات في الحجرات الرنانة لجعلها تخضع لتفاعلات كيميائية، مما يمهد الطريق لحقل جديد من التفاعلات الكيميائية التي يتم تحفيزها بالضوء. إضافة إلى هذا، يمكن استخدام هذه التقنية في نوع جديد من أجهزة تخزين المعلومات، حيث يتم كتابة وقراءة المعلومات بالضوء، وتخزينها على شكل اهتزازات جزيئية.