11 / 52
11
שאפשר לעורר מערבולות פלזמוניות על משטחים.
2008
מכונות בטכניון הראו לראשונה בשנת
הוא מושא מחקר אטרקטיבי לא רק בשל העניין המדעי הטהור אלא גם בשל הפוטנציאל
OAM
היישומי העצום הטמון בו: הצפנת מידע, הגדלת הקיבולת של מערכות תקשורת המבוססות על סיבים
אופטיים, הצפנה קוונטית ועוד. לבסוף, מזעור התנע הזוויתי שנושא האור וצימודו לפלזמונים טומן
בחובו פוטנציאל להעביר כמויות גבוהות של תנע זוויתי לחומר ולאפשר מעברי אנרגיה שכיום נחשבים
לבלתי אפשריים.
נדרשים אורכי גל זעירים במיוחד, שאינם
OAM
כדי לייצר התקנים אופטיים זעירים המסתמכים על
הנישא על ידי מערבולות פלזמוניות מתגבר על המגבלה
OAM
אפשריים באופטיקה רגילה. השימוש ב-
מכיוון שתנודות אלה יכולות להגיע לאורכי גל קצרים הרבה יותר משל האור המקורי. במילים אחרות, הן
ננומטר (עשירית המיקרון).
100-
מאפשרות לפתוח התקנים פוטוניים שממדיהם פחותים מ
פיתוחה של טכנולוגיה המפיקה תנודות פלזמוניות מבוקרות הוא אתגר קשה ומורכב, וההצלחה
הנוכחית נובעת משיתוף הפעולה הישראלי-גרמני ומשילוב של גבישי זהב באיכות גבוהה מאוד, הבזקי
לייזר מהירים ומיקרוסקופ אלקטרונים.
את הקונספט הגה הדוקטורנט גרישה ספקטור מהטכניון, שהוא כאמור המחבר הראשי של המאמר
הנוכחי. החוקרת בטינה פרנק מאוניברסיטת שטוטגרט יצרה שכבות זהב דקות מאוד ובתוכן מעין
הברגה על פי הנתונים שחישב ספקטור. חוקרים משתי האוניברסיטאות הגרמניות האחרות הקרינו
שנייה).
10
-15
פמטו-שניות (פמטו-שנייה היא
13-
על הזהב הבזקי לייזר קצרים במיוחד - הבזקים של כ
פגיעת האור בזהב יצרה תנודות פלזמוניות, והחוקרים עקבו אחריהן במיקרוסקופ אלקטרונים ותיעדו
אותן ברזולוציית זמן המאפשרת לראות תנועה של אור בתוך מחזור התנודה האופטי.התצפיות
מאפשרות לראשונה הבנה מעמיקה של אבולוציית המערבולות ואופי התנהגותן. לבסוף הראו החוקרים
ננומטרים.
100-
דינמיקה של מערבולות הלכודות בממדים של כ
כאמור, מדובר בתצפית מדויקת ראשונה על היווצרות המערבולות הפלזמוניות, והתיעוד מראה כי
מערבולות אלה הן מעין אדוות הנעות מן החוץ פנימה ומתאבכות במרכז. בתהליך זה נוצרות כמה
“אונות” המסתובבות סביב המרכז. מספר האונות ומהירותן הזוויתית נמדדו לראשונה, והן מהוות
OAM
מדידה ישירה של התנע הזוויתי הנישא על ידי המערבולת. בין היתר גילו החוקרים כי ככל שה-
גדול יותר, כך נדרש למערבולת זמן ממושך יותר להשלמת סיבוב. החוקרים מעריכים כי המחקר עשוי
ולהוביל לאינטראקציות אור-חומר חדשות.
OAM
לסלול דרך למערכות הצפנה זעירות המבוססות על
באיור: תיאור התהוות המערבולת
הפלזמונית.
: יצירת חזיתות גל
A
תרשים
ספירליות על ידי חריצים בתוך
משטחי זהב. החזיתות מתקדמות
לכיוון מרכז המבנה.
: השלמת היווצרות
B
המערבולת תוך יצירת כמה
אונות המסתובבות סביב מרכז
המערבולת.
: דעיכת המערבולת תוך יצירת
C
חזיתות גל המתקדמות מן המרכז
החוצה.
: תיאור תאורטי של שלבי
D-F
חיי המערבולת. תחילת היווצרות
המערבולת תוך התקדמות של
חזיתות גל ספירליות לכיוון המרכז
), התהוות המערבולת במרכז
D
(
) ודעיכת המערבולת
E
המבנה (
תוך התקדמות הגלים כלפי חוץ
.)
F
עם שינוי כיוון הסיבוב (
החצים מייצגים את כיוון
התקדמות הגלים
הפלזמונית
דרמטיים במחשוב קוונטי ובאחסון מידע