צוות של מדענים מרוסיה ובריטניה פתר את התעלומה בדרך למעבדים אופטיים

למרות השימוש הנרחב בקווי תקשורת אופטיים עם משדרים ולייזרים, עיבוד נתונים אופטי נותר סוד שמור היטב. מחקר חדש של צוות מדענים מרוסיה ובריטניה יסייע לקדם את הדרך הזו. חָשׂוּף אחת התעלומות הבסיסיות של האינטראקציה החזקה בין אור למולקולות אורגניות.

חומרים אורגניים עניינו מדענים מסיבה מסוימת. האבולוציה של אורגניזמים יבשתיים קשורה קשר בל יינתק עם אינטראקציה עם אור. והתחבר חזק מאוד! הכרת החוקים הבסיסיים של קשרים אלה יסייע להתקדמות רבה בפיתוח של אלקטרוניקה המבוססת על חומרים אורגניים. נוריות LED, לייזרים ומסכי OLED יותר ויותר פופולריים הם רק חלק מהענפים שיכולים להאיץ את צמיחתם עם ידע חדש.

פריצת דרך בהבנת התופעות של אינטראקציה חזקה של אור עם מולקולות אורגניות נעשתה על ידי צוות של מדענים ממעבדת הפוטוניקה ההיברידית של Skoltech ואוניברסיטת שפילד (בריטניה). העקרונות של צימוד חזק מציעים הזדמנויות ייחודיות לעיבוד מידע אופטי ללא אובדן משמעותי של מהירות האות והאנרגיה בהמרה לזרם, המתרחש היום. מחקר זה הוא נושא למאמר ב- Nature Communications Physics (טקסט באנגלית זמין בחינם בכתובת קישור זה).

כמו במחקרים קודמים על האינטראקציות החזקות של אור (פוטונים) עם חומר, המדענים חקרו את ה"ערבוב" של פוטונים עם עירור אלקטרוני של מולקולות, או אקסיטונים. האינטראקציה של פוטונים עם קוואזי-חלקיקים - אקסיטונים - מובילה להופעת קוואזי-חלקיקים אחרים - קוטביים. פולריטונים משלבים את המהירות הגבוהה של התפשטות האור ואת התכונות האלקטרוניות של החומר. במילים פשוטות, הפוטון מתממש, כביכול, ורוכש תכונות קרובות לאלו של האלקטרון. עם זה כבר יכול לעבוד!

בהתבסס על פולאריטון, ניתן ליצור טרנזיסטור עובד ובעתיד גם מעבד. מחשב כזה לא ידרוש חיישנים פולטים וממירי פוטו, בעלי יעילות נמוכה וביצועים נמוכים, והצוות של Skoltech שם היום קץ לתעלומה של אינטראקציות פולאריטון.

"ידוע מניסויים שכאשר פולריטונים מתעבים בחומר אורגני, מתרחש שינוי חד בתכונות הספקטרליות, והשינוי הזה תמיד מוביל לעלייה בתדירות הקוטבים. זהו אינדיקטור לתהליכים לא ליניאריים המתרחשים במערכת, בדיוק כמו, למשל, השינוי בצבע של מתכת כשהיא מתחממת".

הקבוצה ניתחה את הנתונים הניסויים וקבעה את התלות העיקרית של שינוי תדר הפולאריטון בפרמטרים החשובים ביותר של האינטראקציה של אור עם מולקולות אורגניות. לראשונה, התגלתה השפעה חזקה של העברת אנרגיה בין מולקולות שכנות על התכונות הלא ליניאריות של פולריטונים. זה חשף את הכוח המניע מאחורי פולריטונים. לדעת את אופי המנגנון, אפשר לפתח את התיאוריה ולאשש אותה בניסויים מעשיים, למשל לחבר מספר קונדנסטים של פולאריטון למעגל אחד לבניית מעבדי פולאריטון.

מקור: 3dnews.ru