پژوهشگران پیشنهاد کرده اند که می توان از بی نظمی ساختاری استفاده کرد تا با عبور یک ذره باردار، نور جهت دار همدوس تولید شود.

وقتی ذره ای باردار مانند یک الکترون نسبیتی از مرز بین موادی با ضریب های شکست متفاوت عبور می کند، تابشی معروف به "تابش گذار" گسیل می کند. این اثر در آشکارسازهای ذرات که در آنها شدت گسیل به سرعت ذره باردار بستگی دارد، و در چشمه های نور در شتاب دهنده های ذرات که در آنها الکترونهای نسبیتی با عبور از ورقه های فلزی تابش تراهرتز تولید می کنند، استفاده می شود. در هر دو کاربرد، بی نظمی در ساختارهای هدف می تواند همدوسی، خلوص طیفی و جهت گیری تابش گسیل شده را کاهش دهد. اکنون ژنگ گانگ Zheng Gongو همکارانش از دانشگاه ژِجیانگ چین حالتی را پیشنهاد کرده اند که در آن بی نظمی می تواند در واقع سودمند هم باشد [1].

ساختارهای بی نظم معمولا به دلیل پدیده ای به نام جایگزیدگی اندرسون، که موجب می شود امواج منتشر شده از طریق یک محیط بی نظم به دام بیفتند، برای کاربردهای اپتیکی نامطلوب هستند. گانگ و همکارانش این اثر را در مجموعه ای از لایه های دی الکتریک متناوب با ضریب های شکست متفاوت مدل سازی کردند. بی نظمی با ضخامت های تصادفی لایه ها نشان داده شد. پژوهشگران یک الکترون در حال عبور را در نظر گرفتند که در هر فصل مشترک، تابش گذار تولید می کند. بیشتر این تابش الکترومغناطیسی که در طیف وسیعی از جهت ها گسیل می شود، با افزایش ضخامت مجموعه لایه ها، به سرعت به دام می افتد. اما مقداری از نور فرار می کند و به طور آزادانه منتشر می شود، مشروط بر اینکه دو شرط را برآورده کند: در زاویه خاصی نسبت به فصل مشترک گسیل شود (زاویه بروستر) و در همان صفحه ای که این زاویه در آن قرار دارد قطبیده باشد.

این نور "غیر جایگزیده"، همدوس است و یک طیف گسترده با شدتی دارد که به سرعت الکترون وابسته است. اما بر خلاف گسیل کننده های نور متداول الکترون آزاد، سرعت الکترون هیچ اثری بر جهت انتشار، که در هر فصل مشترک در امتداد سطح یک جفت مخروط که با زاویه بروستر تعریف می شوند، ندارد. پژوهشگران می گویند که این ویژگی ها می تواند پلتفرم های ساده تر و مقیاس پذیرتری را برای گسیل نور جهت دار و پهن باند فراهم کند.

1. Z. Gong et al., “Brewster-anomaly delocalization for free-electron radiation,” Phys. Rev. Lett. 137, 186903 (2026).

منبع:

Light from Disordered Media

ترجمه خبر: بهناز ساربانها