استفاده از شدت نور لیزر در تغییر فاز رفتار اپتیکی

به گزارش روابط‌عمومی بنیاد ملی علم ایران (INSF)، «مدل‌سازی پاسخ فوتوحرارتی غیرخطی در نانوساختار‌های سریع شامل مواد هوشمند انتقال فاز برای کارکرد‌های فوتونیکی کوک پذیر» عنوان طرح پژوهشی آرزو رشیدی عضو هیئت‌علمی دانشگاه مازندران است که با حمایت بنیاد ملی علم ایران انجام شده است.

رشیدی دارای مدرک دکتری تخصصی فیزیک - اتمی و مولکولی در زمینه لیزر از دانشگاه تبریز درباره این طرح توضیح داد: یکی از چالش‌های بزرگی که در رابطه با ابزار‌های فوتونیکی مطرح می‌شود، توانایی کنترل پاسخ‌های نوری آن‌ها جهت نیل به اهداف کاربردی خاص است. این امر، محققان را به جستجوی مواد مناسب با خواص کوک‌پذیر رهنمون می‌سازد. استفاده از مواد هوشمند تغییر فاز به‌دلیل وجود چندین حالت ساختاری برگشت‌پذیر، کاندیدی مناسب برای رسیدن به این اهداف فراهم می‌سازد.

وی افزود: از معروف‌ترین مواد تغییر فاز، آلیاژ‌های کالکوژنید هستند که در دمای بحرانی در حدود ۴۱۰ کلوین، ‌گذار فاز آمورف به بلوری را تجربه می‌کنند. تلاش‌های زیادی تحت عنوان کنترل‌پذیری با تغییر پارامتر‌های فیزیکی از جمله تغییر ضخامت، تغییر نوع مواد مورد استفاده و نظایر آن در ساختار‌ها صورت گرفته است. در حالی‌که این نوع کار‌ها نمی‌تواند روشی برای کوک‌پذیری باشد؛ چرا که وقتی ما یکی از پارامتر‌های فیزیکی ساختار را تغییر می‌دهیم، ساختار جدیدی بدست می‌آید که باید در عمل دوباره ساخته شود و مقرون‌به‌صرفه نیست.

این محقق و پژوهشگر در ادامه بیان کرد: این کار، در واقع یک روش تئوری برای بهینه کردن و یافتن ساختاری مناسب برای کار کردن در یک مورد خاص که احتیاج داریم، محسوب می‌شود. از نظر عملی، وقتی چنین ساختاری ساخته می‌شود، نمی‌توان در آن دستکاری کرد؛ مگر اینکه ساختار دیگری ساخته شود. بنابراین، یکی از عوامل مهمی که باید بدان توجه شود، استفاده از مواد فعال در ساختار‌ها است که دارای خواص کنترل‌پذیر باشند.

رشیدی اضافه کرد: دانستن چگونگی پاسخ این نوع مواد به نور تابشی می‌تواند تصویری عمیق‌تر از کاربرد آن‌ها در ابزار‌های نوری فعال مانند حسگر‌ها، جاذب‌ها، فوتوآشکارساز‌ها و غیره فراهم کند. در این طرح، مواد فعال ما عبارت است از مواد تغییر فاز که به‌دلیل تغییر پیکربندی القا شده از نور لیزر، گزینه بسیار مناسبی را برای تغییر خواص نوری ساختار می‌تواند فراهم می‌کند.

وی با اشاره به اهداف انجام این طرح گفت: هدف اصلی ما بررسی عمیق پاسخ‌های نوری مواد تغییر فاز در نانوساختار‌های شامل این مواد و نیز کنترل خواص نوری از طریق عامل خارجی شدت نور لیزر بوده است. از طرفی هم می‌دانیم که نور شدید لیزر می‌تواند با برانگیختن غیرخطی مرتبه‌ سوم به‌ویژه در مواد با ضرایب غیرخطی بالاتر، منجر به تغییر خواص نوری شود.

رشیدی در پایان خاطر نشان کرد: ما در صدد آن هستیم تا با استفاده از شدت نور لیزر، نه‌تنها از فواید تغییر فاز برای تغییر دینامیکی رفتار اپتیکی ساختار بهره بگیریم، بلکه در عین حال با تحریک اثر غیرخطی کِر نیز رفتار اپتیکی را در جهت طراحی ابزار‌های فوتونیکی فعال هدایت کنیم.