الضوء يُلفّ في بلورة نانوية سريع

الأصل: "All-optical switching of nonlinear structured light in crystal-engineered van der Waals materials"
arXiv:2608.13548v1 · 2026-08-13 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
تمكن العلماء من التحكم في شكل شعاع الضوء على بلورة صغيرة لا يتجاوز سمكها مئات الذرات.

شعاع الضوء عادةً يطير في خط مستقيم، لكن يمكن جعله يدور حول محوره — مثل الماء الذي يلتف في دوامة عند التصريف. هذا الضوء «الدوامي» يحمل معلومات أكثر ويُستخدم في الاتصالات فائقة السرعة والحوسبة الكمومية. المشكلة أن إنشاء مثل هذه الأشعة كان يتطلب في السابق عدسات كبيرة ومرايا وضبطًا دقيقًا — طاولة بصرية كاملة.

الآن، قامت مجموعة من الباحثين بذلك على بلورة بسمك 46 نانومترًا فقط — أي أقل من جزء من مائة من سمك شعرة الإنسان. تتكون البلورة من طبقات من ثاني كبريتيد الموليبدينوم (مادة تشبه الجرافيت في قلم الرصاص)، مرتبة بطريقة خاصة. عندما يسقط عليها شعاع ليزر تحت الأحمر، تصدر البلورة ضوءًا بتردد مضاعف — كما لو أن موسيقيًا يعزف نغمة أعلى بأوكتاف. وهذا الضوء الجديد يكون ملتويًا بالفعل.

الأكثر أناقة: يمكن تغيير اتجاه الدوران بمجرد تحريك شعاع الليزر قليلاً على البلورة. هذا مثل رسم حلزوني على الورق، بتحريك اليد يسارًا أو يمينًا — سيلتف الحلزون في اتجاهين مختلفين.

التبديل يحدث بسرعة لا تصدق — أسرع من اهتزازة واحدة لموجة الضوء. هذا يفتح الطريق أمام أجهزة صغيرة تتحكم في الضوء على الرقاقة، دون الحاجة إلى بصريات ضخمة. في المستقبل، قد تصبح هذه البلورات أساسًا لأجهزة كمبيوتر كمومية مدمجة وقنوات اتصال آمنة، حيث تُشفّر المعلومات في التفاف الضوء نفسه.

سمك البلورة 46 نانومترًا — إذا تم تكبيرها إلى حجم ملعب كرة قدم، فسيصبح شعرة الإنسان بارتفاع مبنى من عشرة طوابق.

في مسلسل «ستار تريك» يستخدمون الفضاء الفرعي للاتصال عبر مسافات شاسعة، لكن أشعة الضوء الدوامية هي طريقة حقيقية لتعبئة المزيد من البيانات في نفس الشعاع.

العلماء
James Clerk MaxwellArno PenziasRalph AlpherRobert Woodrow WilsonWilhelm WienMax Planck
المفاهيم
مفتاح بصري دوامة بصرية ضوء ملتوي ثنائي كبريتيد الموليبدينوم زخم زاوي مداري مواد التحكم في الضوء نيوبات الليثيوم البلورات الفوتونية الإلكترونيات الضوئية مطيافية البصريات البلورية توليد التوافقية الثانية جهاز نانوفوتوني بلورة طبقية فاناديوم البصريات الكمومية جهاز إلكتروني ضوئي رقاقة سيليكون زجاج