ساخت رایانه از مواد شنل نامرئی به رهبری دانشمند ایرانی

اخبار علمی - ساخت رایانه از مواد شنل نامرئی به رهبری دانشمند ایرانی

به گزارش ایسنا ، نادر انقطاع از دانشگاه پنسیلوانیا و همکارانش دریافته‌اند که متامواد که از قابلیت تغییر ویژگیهای امواج نوری برای نامرئی کردن جسم برخوردارند، همچنین می‌توانند عملیات ریاضیاتی نیز انجام دهند.

انقطاع تصمیم گرفت به بررسی کاربرد متقاوتی برای متامواد بپردازد که با ایده قدیمی محاسبه آنالوگ سازگاری دارد.

رایانه‌های آنالوگ توسط مواد موجود در زمان خود از دقت محدودی برخوردار بودند؛ برای مثال هر چیزی که نیاز به قطعات متحرک برای محاسبه داشت، به کوچک بودن اندازه آن قطعات محدود می‌شد.

اما متامواد که بیشتر بر نور تکیه دارند از چنین محدودیتهای برخوردار نیستند. تیم انقطا به شبیه‌سازی متاموادی با قابلیت انجام توابع حساب دیفرانسیل مانند مشتق‌گیری و انتگرال و دیگر ابزارهای اساسی ریاضی پرداخت.

رایانه متامواد از آنجایی که امواج نوری می‌توانند منحنی ریاضی را در فضا، مانند یک نمودار رسم کنند، کار می‌کند. در حساب دیفرانسیل، مشتق‌گیری به توصیف شیب منحنی در نقاط مختلف پرداخته، در حالی که انتگرال سطح زیر منحنی را ارائه می‌کند.

قطعه متامواد تیم انقطاع می‌تواند این محاسبات را با اصلاح مشخصات موج نور انجام دهد.
اخبار علمی - ایسنا
 

ویدیو مرتبط :
دانشمندان از لنزهای معمولی شنل نامرئی کننده ساختند!

---

خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :

گام بلند دو دانشمند ایرانی درعرصه نامرئی سازی/ ابداع دستگاه آشكارساز نامرئی نور

 

گام بلند دو دانشمند ایرانی درعرصه نامرئی سازی/

ابداع دستگاه آشكارساز نامرئی نور

تیمی از دانشمندان دانشگاه های استنفورد و پنسیلوانیا با همكاری دو محقق ایرانی با استفاده از پوشش فلز بازتابی، دست به ساخت یك دستگاه نامرئی آشكارساز نور زده‌اند كه بدون دیده شدن، قادر به مشاهده است.

ایسنا:  پرفسور نادر انقطاع، استاد ایرانی دانشگاه «پنسیلوانیا» كه پیش از این به دلیل ابداع شیوه‌ای برای غیر قابل رویت كردن اجسام جزو 50 شخصیت برجسته سال در حوزه علوم، اقتصاد و فن‌آوری معرفی شده بود، با همكاری فرزانه افشین‌منش، دانشجوی دكتری دانشگاه استفورد و دیگر محققان با تطبیق نسبت فلز به سیلیكون كه به عنوان تنظیم‌كننده هندسه شناخته شده، به بهره‌برداری از فیزیك مقیاس نانو پرداخته است.

طبق این قانون، نور بازتابی از دو ماده، یكدیگر را خنثی كرده و باعث نامرئی شدن دستگاه می‌شود.

آشكار كردن نور نسبتا ساده و شناخته‌شده است. سیلیكون در زمان انتشار نور بر آن به تولید جریانهای الكتریكی پردازد، پدیده ای كه در پانلهای خورشیدی و حسگرهای نوری امروزی استفاده می شود.

این در حالی است كه این دستگاه، یك نوآوری جدید بوده كه در آن برای اولین بار از یك مفهوم جدید موسوم به « پنهان‌سازی پلاسمونیكی» برای نامرئی كردن دستگاه استفاده شده است.

حوزه پلاسمونیك به بررسی چگونگی تعامل نور با نانوساختارهای فلزی و القای جریانات كوچك الكتریكی دارای نوسان در سطح فلز و نیمه‌رسانا می‌پردازد. این جریانات در عوض به تولید امواج نوری پراكنده می‌پردازند.

این دانشمندان با طراحی دقیق دستگاه خود با تنظیم هندسه، دست به ساخت یك پنهان‌ساز پلاسمونی زده‌اند كه در آن نور پراكنده شده از فلز و نیمه رسانا یكدیگر را به خوبی از طریق پدیده‌ای موسوم به «تداخل مخرب» خنثی می‌كنند.

امواج نوری موج دار در فلز و نیمه رسانا به تولید یك تمایز بارهای مثبت و منفی در مواد در یك لحظه دو قطبی در اصطلاح فنی می‌پردازند. در این دستگاه دانشمندان باید به تولید یك لحظه دو قطبی در طلا پرداخته كه از لحاظ قدرت با سیلیكون مشابه بوده اما در علامت‌دهی به دوقطبی متضاد است.

زمانی كه دوقطبی‌های منفی و مثبت با قدرت مشابه با هم برخورد می‌كنند، یكدیگر را خنثی كرده و سیستم به شكل نامرئی در می‌آید.

به گفته محققان كه نتایج پژوهش آنها در مجله Nature Photonics منتشر شده، یك پوسته طلای به دقت مهندسی‌شده به طور چشمگیری واكنش نوری نانوسیم سیلیكونی را تغییر می‌دهد.

جذب نور در سیم كمی كاهش یافته، در حالیكه این كاهش در مورد پراكندگی نور به دلیل اثر پنهان‌سازی چندین برابر شده و نامرئی می‌شود.

این محققان نشان داده‌اند كه پنهان‌سازی پلاسمونی در بسیاری از طیف‌های مرئی نور موثر بوده و این تاثیر بدون توجه به زاویه نور ورودی یا شكل و جایگاه نانوسیم‌های دارای پوشش فلزی در دستگاه عمل می‌كند. آنها همچنین نشان دادند كه دیگر فلزات مرسوم در تراشه‌های رایانه‌‌یی مانند آلومینیوم و مس نیز از كارایی طلا در این دستگاه برخوردارند.

برای تولید حالت نامرئی تنها موضوع مهم، تنظیم فلز و نیمه رسانا است. به گفته محققان، اگر دو قطبی‌ها كاملا با یكدیگر هم‌تراز نشوند، تاثیر پوششی كم شده یا از بین می‌رود. برخورداری از میزان مناسب از مواد در مقیاس نانو نیز برای تولید بالاترین درجه پوششی مهم است.

مهندسان به پیش‌بینی كاركردهای آینده برای چنین دستگاه‌های فلز- نیمه‌رسانای قابل تنظیم در بسیاری از حوزه‌های مرتبط از جمله سلولهای خورشیدی، حسگرا، نورپردازی حالت جامد، لیزرهای مقیاس تراشه و دیگر موارد پرداخته‌اند.

برای مثال در دوربین‌های دیجیتال و سیستم‌های تصویربرداری پیشرفته، پیكسل‌هایی كه به طور پلاسمونی پنهان‌شده‌اند، می‌توانند تداخلات مخرب بین پیكسلهای مجاور تولید كننده حالت تیرگی و مه را كاهش دهند. این امر می‌تواند به تصاویر دقیقتر و واضحتر و تصاویر پزشكی منجر شود.