طوّر باحثون أمريكيون طريقة جديدة للتحكم في الضوء باستخدام 3 طبقات من ذرات الفوسفور الأسود، بحيث ستكون هذه التقنية قادرة على إحداث ثورة في مجال الاتصالات.
وعلي سبيل المثال، يتحكم معظم الناس في الضوء طوال الوقت دون حتى التفكير في الأمر، وعادة ما يكون ذلك بطرق تلقائية، فنحن نلبس النظارات الشمسية ونضع واقيًا من الشمس، ونُغلق ستائر النوافذ أو نفتحها.
وتُعد شاشة الآلة الحاسبة واحدة من أفضل الأمثلة على عنصر شائع نعرفه جميعًا ويعتمد على الضوء المُستقطب لإنشاء أحرف قابلة للقراءة.
ولاحظ الباحثون في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا خلال تجاربهم أن ”الفسفور الأسود يُشبه في بعض الجوانب الجرافيت أو الجرافين، الذي هو عبارة عن أشكال من الكربون تتشكل في طبقات بسمك ذرة واحدة تكون مُسطحة تمامًا“.
وبحسبهم، يختلف الفسفور الأسود عن الجرافين، كونه يخلق طبقات مُضلعة ولها مظهر يُشبه إلى حد بعيد سروالا قصيرا.
وأشاروا إلى أن أحد الجوانب المُهمة للفوسفور الفارغ، هو أن المادة لها خواص بصرية متباينة، أي أن المادة تعتمد على الزاوية.
وعلى عكس الجرافين، الذي يمتص الضوء وينعكس بنفس الطريقة بغض النظر عن الزاوية، التي يتم استقطابه عندها، فإن الفوسفور الأسود يُحاذي استقطاب الضوء على طول تموجاته.
وتسمح هذه الخاصية للفوسفور الأسود بالاستجابة بشكل مُختلف للضوء عندما يكون مُتعامدا مع تموجات المادة.
وقال فريق البحث إنه ”عندما يوجه الضوء المُستقطب عبر تمويجات الفسفور الأسود، تكون له تفاعلات مع مادة مُختلفة تمامًا عما كانت عليه عندما يتم توجيه الضوء جنبًا إلى جنب مع التمويجات“.
وأضاف أن ”أي شخص يُفرك يديه على طول مادة سروال قصير يكون على دراية بالاختلاف في الإحساس عند فرك إصبعه على أضلاع الخامة أو بالأضلاع“.
وأشار إلى أن ”ما يجعل الفسفور الأسود مُميزًا هو أنه أيضًا من أشباه الموصلات، وهي مادة توصل الكهرباء بشكل أفضل من العازل، مثل الزجاج، ولكن ليس مثل المعدن مثل النحاس“.
وتسمح قدرة ”أشباه الموصلات“ ببناء الهياكل باستخدام الفوسفور الأسود للتحكم في استقطاب الضوء عند تطبيق إشارة كهربائية، وفق الباحثين.
ومن خلال الجمع بين خصائص المادة الخاصة بانعكاس الضوء المُستقطب وقدرة ”أشباه الموصلات“، تمكن الباحثون من إنشاء عناصر صغيرة قادرة على تحويل استقطاب الضوء إلى حالة استقطاب مُنعكسة مختلفة عندما تكون أشباه الموصلات في وضع التشغيل أو الإيقاف.
ووفقا للعلماء، فإن هذا الاكتشاف لديه القدرة على إحداث ثورة في مجال الاتصالات، ويُمكن أن يؤدي أيضًا إلى تقنية جديدة تحل محل شبكة ”Wi-Fi“ تكون قائمة على الضوء وستُعرف باسم ”Li-Fi“.
