دانشمندان دانشگاه وندربیلت در نشویل امریکا، کوچک‌ترین مارپیچ‌های به هم پیوسته جهان را خلق کرده‌اند که کار جعل را برای بزهکاران سخت می‌کند.

به گزارش سرویس علمی ایسنا، این مارپیچ‌ها که از طلا ساخته شده‌اند، مجموعه‌ای از ویژگی‌های نوری خاص را به نمایش می‌گذارند که جعل‌کردن آن‌ها دشوار است؛ چنین موضوعی این مارپیچ‌ها را برای استفاده در کارت‌های شناسایی یا کاربردهای دیگری که در آن، اصل‌بودن حرف اول را می‌زند، ایده‌آل می‌کند.

تیم علمی از لیتوگرافی پرتو-الکترون برای خلق این مارپیچ‌های ریز طلا استفاده کرد و با استفاده از لیزرهای فوق‌سریع در دانشگاه وندربیلت و آزمایشگاه ملی نورث‌وست پسیفیک واشنگتن آن‌ها را آزمایش کرد.

این نخستین باری نیست که مارپیچ‌های میکروسکوپی توسط محققان ارائه شده‌اند، اما تلاش‌های پیشین بر روی مارپیچ‌های تولیدشده از نانوذرات منفرد و نه میله‌های جامد متمرکز شده بودند.

نانومارپیچ‌های جدید بسیار کوچک‌تر از مارپیچ‌های پیشین هستند و آرایه‌ای متشکل از 100 نانومارپیچ از این دست در ناحیه‌ای به عرض کمتر از یک صدم میلی‌متر جای می‌گیرد.

زمانی که یکی از مارپیچ‌ها تکمیل شد، تیم علمی ویژگی‌های نوری آن‌ را آزمایش کرد؛ چون هر مارپیچ منفرد، کوچک‌تر از طول موج نور مرئی است، جعل آن دشوار است.

زمانی که محققان لیزر مادون‌قرمز را بر روی این مارپیچ‌ها تاباندند، اثری موسوم به «دوبرابرسازی فرکانس» یا «تولید هارمونیک» ایجاد شد و این موضوع موجب ساطع‌شدن نوعی نور آبی مرئی از مارپیچ‌ها شد. زمانی که نور به مارپیچ برخورد می‌کند، توسط الکترون‌های آن جذب می‌شود و در طول بازوی مارپیچ به حرکت در می‌آید. در طول فرآیند ساطع‌شدن نور آبی در مرکز مارپیچ و دو برابرشدن فرکانس نور مادون‌قرمز ورودی، انرژی زیادی جذب می‌شود.

پیش از این، قوی‌ترین دوبرابرکننده فرکانس، نوعی بلور مصنوعی موسوم به بتا بورات باریم بود. مارپیچ‌های جدید در ساطع‌کردن نور با فرکانس بالا بسیار کارآمدتر از بلور عمل می‌کنند و چهار برابر نور آبی بیشتری را در طول آزمایش تولید کردند.

محققان همچنین دریافتند مارپیچ‌های جدید، واکنش بسیار منحصر‌به‌فردی به نور قطبی‌شده را به نمایش گذاشتند. میزان نور آبی ساطع‌شده بسته به زاویه پرتوی قطبیده‌شده متغیر است و دانشمندان می‌توانند از این ویژگی برای ارزیابی میزان اصل‌بودن ماده استفاده کنند.

افزون بر این، زمانی که نور قطبی‌شده چرخان بر روی مارپیچ‌ها تابانده شد، انتشارات بسیار منحصر‌به‌فردی مشاهده شدند و میزان نور آبی بسته به این که آیا نور قطبیده‌شده دورانی به سمت چپ یا راست می‌چرخید، متغیر بود.

در مجموع، واکنش منحصر‌به‌فرد این نانومارپیچ‌ها به نور مادون‌قرمز، آن‌ها را به گزینه مناسبی برای استفاده در تشخیص هویت یا کارت‌های اعتباری تبدیل می‌کند. آرایه‌های مارپیچی جدید با چشم غیرمسلح قابل‌دیدن نیستند اما می‌توان توسط ابزاری شبیه به خوانشگر بارکد آن‌ها را شناسایی کرد.

جزئیات این تحقیق در مجله Nanophotonics ارائه شد.

انتهای پیام

کوچک‌ترین نانومارپیچ‌های دنیا