على الرغم من الاستخدام الواسع النطاق لخطوط الاتصال الضوئية مع أجهزة الإرسال والاستقبال وأجهزة الليزر، تظل معالجة البيانات الضوئية سرًا يخضع لحراسة مشددة. وستساعد دراسة جديدة أجراها فريق من العلماء من روسيا وبريطانيا العظمى في تعزيز هذا المسار. أحد الألغاز الأساسية للتفاعل القوي بين الجزيئات الضوئية والعضوية.
لقد أثارت المواد العضوية اهتمام العلماء لسبب ما. يرتبط تطور الكائنات الأرضية ارتباطًا وثيقًا بالتفاعل مع الضوء. ومتصل بقوة جدا! إن معرفة القوانين الأساسية لهذه الروابط ستساعد على تحقيق تقدم كبير في تطوير الإلكترونيات القائمة على المواد العضوية. إن مصابيح LED والليزر وشاشات OLED ذات الشعبية المتزايدة ليست سوى عدد قليل من الصناعات التي يمكن أن تسرع نموها بمعارف جديدة.
تم تحقيق تقدم كبير في فهم ظاهرة التفاعل القوي للضوء مع الجزيئات العضوية من قبل فريق من العلماء من مختبر Skoltech Hybrid Photonics وجامعة شيفيلد (المملكة المتحدة). توفر مبادئ الاقتران القوي فرصًا فريدة لمعالجة المعلومات البصرية بالكامل دون فقدان كبير لسرعة الإشارة والطاقة عند تحويلها إلى تيار، وهو ما يحدث اليوم. هذه الدراسة هي موضوع مقال في مجلة Nature Communications Physics (النص باللغة الإنجليزية متاح مجانًا على الرابط: ).
كما هو الحال مع الدراسات السابقة للتفاعلات القوية للضوء (الفوتونات) مع المادة، درس العلماء "خلط" الفوتونات مع الإثارة الإلكترونية للجزيئات، أو الإكسيتونات. يؤدي تفاعل الفوتونات مع أشباه الجسيمات – الإكسيتونات – إلى ظهور أشباه جسيمات أخرى – البولاريتونات. تجمع البولاريتونات بين السرعة العالية لانتشار الضوء والخصائص الإلكترونية للمادة. ببساطة، الفوتون يتجسد ويكتسب خصائص قريبة من خصائص الإلكترون. مع هذا بالفعل !
بناءً على البولاريتون، من الممكن إنشاء ترانزستور عامل، وفي المستقبل، معالج. لن يحتاج مثل هذا الكمبيوتر إلى أجهزة استشعار انبعاثية ومحولة ضوئيًا، ذات كفاءة منخفضة وأداء منخفض، وقد وضع فريق Skoltech اليوم حدًا لغموض تفاعلات البولاريتون.
"من المعروف من التجارب أنه عندما تتكثف البولاريتونات في المادة العضوية، يحدث تحول حاد في الخواص الطيفية، وهذا التحول يؤدي دائما إلى زيادة تردد البولاريتونات. وهذا مؤشر على العمليات غير الخطية التي تحدث في النظام، تمامًا مثل التغير في لون المعدن أثناء تسخينه.
قامت المجموعة بتحليل البيانات التجريبية وحدد الاعتمادات الرئيسية لتحول تردد البولاريتون على أهم عوامل تفاعل الضوء مع الجزيئات العضوية. لأول مرة، تم اكتشاف تأثير قوي لنقل الطاقة بين الجزيئات المجاورة على الخواص غير الخطية للبولاريتونات. وكشف هذا عن القوة الدافعة وراء البولاريتونات. وبمعرفة طبيعة الآلية يمكن تطوير النظرية وتأكيدها بالتجارب العملية، على سبيل المثال، ربط عدة مكثفات بولاريتون في دائرة واحدة لبناء معالجات بولاريتون.
المصدر: 3dnews.ru