המערכת הניסיונית, הכוללת אנטנת מתכת זעירה (שני ה"משולשים" הירקרקים) וחלקיקים פולטי אור המפוזרים מסביבה. צולם במיקרוסקופ אלקטרונים

המצב אפל

13.05.2020

הינך נמצא כאן

מהם יחסי הגומלין בין אור לחומר באנטנה ננומטרית המכוונת לקליטת אור נראה?

ההבדל בין חומר לאור נראה אולי פשוט וברור, אבל במצבים מסוימים, הקשר בין השניים ויחסי הגומלין ביניהם עשויים לטשטש אותו במידה רבה. מצבים כאלה עשויים להתחולל באנטנת מתכת ננומטרית, המכוונת לקליטת אור באורכי הגל של האור הנראה לעין האדם. פרופ' גלעד הרן מהמחלקה לפיסיקה כימית וביולוגית, וחברי קבוצתו, בנו אנטנה כזאת – מעין שני "משפכים" שמפנים את הקצה הצר שלהם זה אל זה (בדומה למבנה של עניבת פרפר). האור הנקלט בשני המשפכים מתרכז באיזור המפגש ביניהם ויוצר שדה חשמלי חזק.

המדענים מיקמו באיזור המפגש גביש חומר זעיר שיכול לבלוע את האור – ולפלוט אור בחזרה. פרופ' הרן אומר, שבאיזור שבו מתחוללות הבליעה והפליטה של האור, נוצר "צימוד חזק" כך שחלקיקי האור, הפוטונים, יוצרים עם החומר מצבים חדשים שיש המכנים אותם "פולריטונים". בניסוי שביצעו פרופ' הרן וחברי קבוצתו, השתמשו המדענים במיקרוסקופ אלקטרונים חזק במיוחד, אחד משני מיקרוסקופי ה"טיטאן" שהותקנו באחרונה במכון, כדי לבחון גם פולריטונים שאינם פולטים אור.

מחקר זה עשוי לסייע, בעתיד, בפיתוח יישומים קוונטיים, וכן בפיתוח שיטות לשליטה בתהליכים כימיים ובעיצוב תכונותיהם של חומרים שונים"

קרן האלקטרונים של ה"טיטאן" אִפשרה למדענים, לראשונה, לסרוק את האנטנות הזעירות, למדוד את פיזור האלקטרונים בכל נקודה ולבחון את השפעת הגביש בולע האור על הפיזור במרכז האנטנה. בדרך זו עלה בידם למפות בדיוק רב – וברזולוציה מרחבית ספקטרלית – את הצימוד בין האור לחומר.

המדענים אומרים שהיכולת החדשה שפותחה במחקר זה, שפורסם בכתב-העת המדעי Nature Communications, עשויה לסייע, בעתיד, בפיתוח יישומים קוונטיים שונים, וכן בפיתוח שיטות לשליטה בתהליכים כימיים ובעיצוב תכונותיהם של חומרים שונים

האלקטרונים במיקרוסקופ ה"טיטאן" יכולים לנוע במהירות שהיא עד 80% ממהירות האור.

שתף