توصل علماء فيزياء من جامعة سان بطرسبورغ الوطنية للبحث في تقنيات المعلومات والميكانيكا والبصريات وعدد من المراكز العلمية الأجنبية إلى كيفية جعل الجسيمات النانوية تقوم بحني وتشتت الضوء جانبيا (ليس للأمام أو للخلف).
فوفقا لمجلة "Physical Review Letters" فإن هذه الخاصية تساعد على إنشاء مواد غير مرئية، بالإضافة إلى أنواع جديدة من أجهزة الاستشعار والصور المجسمة.
قال، ألكساندر شالين، من جامعة سان بطرسبورغ الوطنية "جمعنا بين تأثير العالم كريكر وعكس تأثيره للمرة الأولى. ووصلنا إلى مستوى جديد من التحكم في الإضاءة. علاوة على ذلك، كانت المشكلة هي الافتقار إلى الفهم المادي للعملية والمعلومات حول المعلمات التي تعطي الكائنات مثل هذه الاستجابة البصرية الفريدة. وتمكنا نحن وزملاؤنا الأجانب من وصفها".
آلية انتشار الضوء
هذا وينتشر الضوء بطرق مختلفة تماما، ويتفاعل مع أجسام كبيرة من العالم المادي، مثل العدسات والمرايا أو جسم الإنسان، وبكائنات صغيرة، بما في ذلك الذرات والجسيمات النانوية، التي أبعادها أصغر بشكل ملحوظ من طولها الموجي.
ستعتمد قوة تفاعلاتهم في الحالة الأخيرة بقوة على خصائص الفوتونات نفسها، والتي تؤدي إلى الكثير من التأثيرات الغريبة، على وجه الخصوص، لماذا تكون السماء زرقاء اللون ولماذا تتحول إلى اللون الأحمر أثناء غروب وشروق الشمس.
تُستخدم خاصية الضوء هذه بشكل نشط اليوم في تطوير العديد من المواد البصرية الضوئية وعدد من الأدوات العلمية الأخرى.
ووفقا لشالين وزملائه فقد اكتشف عالم الفيزياء الأمريكي الشهير، ميلتون كريكر، أحد أكثر أشكال تشتت الضوء غرابة. حيث عندما يتفاعل الضوء مع الهبائ الجوي (جزيئات عالقة في الهواء)، فإنه في بعض الأحيان لا يتبعثر الضوء بشكل عشوائي وإنما يتقدم إلى الأمام بالنسبة لمصدره الأصلي (وهذا يدعى تأثير كريكر).
تأثير كريكر وانحناء الضوء جانبيا
كما يوجد هناك تأثير آخر مشابه يتسبب في عدم تحرك الضوء إلى الأمام، ولكن إلى الخلف. ولطالما كان العلماء يحاولون استخدام كل من خواص الضوء هذه من أجل معرفة كيفية التحكم الفعال في حركتها داخل رقائق الضوء، لإنشاء عباءات غير مرئية وغيرها من الهياكل المماثلة.
وقال شالين إنه قبل عام، ابتكر زملاؤه من أستراليا جسيمات نانوية ثلاثية الطبقات يشبه هيكلها إلى حد كبير شكل البصل، ولوحظ فيها كلا التأثيرين في وقت واحد، ونتيجة لذلك بدأوا في تشتيت الضوء جانبيًا، بدلاً من الأمام أو الخلف.
وجذبت هذه الفكرة انتباه الفيزيائيين الروس وزملائهم الأجانب، حيث أرادوا الحصول على هذا التأثير باستخدام جسيمات نانوية تمتلك ارتباطات أكثر بساطة.
تطوير جسيمات نانوية قادرة على إخفاء المواد
واستطاعوا عمل جسيمات نانوية قادرة على التفاعل مع إشعاعات الموجات الصغرية، وراقبوا تصرفها عند تعرضها لمثل هذه الموجات.
وأظهرت التجارب أن هذه الجزيئات استطاعت أن تشتت الضوء جانبيا دون عكسه أو السماح له بالمرور إلى الأمام.
ووفقا لهذا، فإنه من السهل جدا عمل أجهزة غير مرئية بمساعدة هذا النوع من الجزيئات النانوية التي تستطيع تشتيت الضوء جانبيا.
وأجرى شالين وزملاؤه التجارب الأولى، وسيتم بالفعل نشر نتائج هذه التجارب في المجلات العلمية الرائدة في العالم.