جمعي از محققان دانشگاه بوستن آمريکا با بررسي نانوشکاف‌هاي موجود در فيلم‌هاي فلزي، نشان دادند که مي‌توان نور را در دهانه‌هايي به اندازه يک صدم طول موج نور (ابعادي کمتر از حد پراش) فشرده کرده، به‌دام انداخت.

آنها همچنين دريافتند که با تغيير شکل هندسي اين شکاف‌ها مي‌توان خواص مربوط به موضعي شدن و انتقال نور را به‌طور دلخواه تغيير داد. اين کار به‌ويژه در کاربردهاي مربوط به اپتيک غير خطي و طيف‌‌نگاري مولکولي اهميت بيشتري دارد.

نتايج آزمايش‌هاي اين محققان حاکي از آن است که به اين شيوه مي‌توان ميزان تمرکز فوتون‌هاي مادون قرمز متوسط را به حدود 5 10 برابر آنچه با عدسي‌هاي اپتيکي معمولي امکان دارد، رساند.

اين محققان در آزمايش خود ابتدا آرايه‌اي از شکاف‌هاي مستطيلي و هم‌‌محور فلزي به ابعاد 100 ×100 ميکرومتر در فيلم‌هاي اپتيکي به ضخامت 100 نانومتر ايجاد کردند. با توجه به آنکه نمي‌توان مستقيما نور را در حجمي کوچک‌تر از حد پراش آن محدود نمود، به عقيده‌ي اين محققان ابتدا نور تابيده‌‌شده به اين آرايه‌ها موجب تحريک پلاسمون‌هاي سطحي (امواج الکترومغناطيسي به‌دام‌‌افتاده در فصل مشترک فلز-دي الکتريک) مي‌‌‌شود. اين پلاسمون‌ها با عبور از روزنه‌هاي نانومقياس به سطح دوم رسيده و به‌وسيله‌ي حفره‌هاي سطحي آن که همانند چشمه‌هاي نقطه‌اي عمل مي‌کنند، مجدداً به نور تبديل مي‌شوند و به اين ترتيب علاوه‌ بر موضعي شدن شديد ميدان در حجم‌هاي کوچک تقويت، ميدان بسيار بزرگي هم ايجاد مي‌شود.

اين محققان دريافتند که مشخصه‌هايي از قبيل شدت تداخل و در نتيجه کارايي انتقال و قطبش نور تا حد بسيار زيادي به شکل هندسي اين شکاف‌ها بستگي دارند. آنها اميدوارند با اين شيوه بتوان به افزايش تأثيرات غير خطي و تقويت سيگنال‌هاي ارتعاشي در روش‌هايي همچون طيف‌‌نگاري رامان و مادون قرمز کمک نمود. از اين پديده در زمينه‌هايي از اپتيک ميدان نزديک (بررسي اثر شکل حفره‌هاي در نوک‌‌هاي SNOM) تا اپتوالکترونيک (افزايش سرعت آشکارسازها، افزايش کارايي چشمه‌هاي نوري و پيل‌هاي خورشيدي) نيز مي‌توان استفاده کرد.

اين محققان هم اکنون به‌دنبال آن هستند تا از طريق طيف‌‌نگاري جذبي و به کمک شکاف‌هاي پلاسمونيکي MIR به آشکارسازي زيست‌‌مولکول‌ها پرداخته، و اثر باندهاي جذبي آنها را نيز به همين روش ثبت نمايند.

گفتني است گزارش اين تحقيق در نشريه‌ي Applied Physics Letters منتشر شده‌‌است.

با تشکر از مجله علمی کائسنا