ماذا يمكن للضوء أن يغير من المادة؟

يبدو أن لمقولة "عم نهز الورد لنشمه" بُعدًا فيزيائيًّا عميقًا، فقد تبين أن هز الإلكترونات ضمن مداراتها يُضفي عليها صفات ميكانيكية متعددة… لكن كيف؟ وما الفائدة من ذلك؟

 ترتبط الصفات الميكانيكية للمواد بالشكل الكريستالي لجزيئاتها وترتيب الإلكترونات ضمن مداراتها حول النواة، وأي تغيير في هذه الصفات بفعل (الحرارة، الضغط، الكهرباء) غالبًا ما يكون دائمًا ومحدودًا بمواد معينة، ناهيك عن الحرارة الناتجة غير المرغوبة غالبًا (1).

هذا ما دفع "ديفيد هسيه" البرفيسور في علم الفيزياء وفريقه إلى التفكير في استخدام ليزر يعمل بالأشعة تحت الحمراء (Ti:sapphire) لإصدار ذبذبات قصيرة جدا (80 femtosecond إلى 120 femtosecond) أي 120 مقسمة على 1 وبعدها 13 صفرًا من الثانية الواحدة لتحريك الإلكترونات في مدارها دون أن تمتص طاقة، أي دون أن تُصدر حرارة (1).

لهذا الاكتشاف أهمية فائقة في الكمبيوترات الضوئية التي تستعمل الفوتونات حوامل للمعلومات بدلًا من الإلكترونات والتي تتطلب أقل قدر من الحرارة الناتجة. والجميل في الأمر أن المادة تعود لطبيعتها عندما يتوقف تأثير الليزر (on-off switch) (2).

تم اختيار مادة من أشباه الموصلات تدعى فوسفور المنغنيز ثلاثي الكبريتات (MnPS3) والتي تمتص قدرًا ضئيلًا من الطاقة. فعندما تتعرض للإشعاع الليزري يتأثر مجال الطاقة بين الإلكترونات، وليس الإلكترونات نفسها، كموجة بحر لطمت مركبًا فتحرك الركاب دون أن يقع منهم أحد. فالـ(MnPS3) تحولت من مادة معتمة إلى مادة شفافة ما لبثت أن عادت لطبيعتها مرة أخرى بزوال ذبذبة الليزر (3).

ففي المرة القادمة التي يقول لك فيها أحدهم  "عم نهز الورد لنشمه"، اعلم أنك لست الوحيد الذي يُهز ليُخرَج منهُ أفضل ما فيه.

المصادر: