พฤติกรรมของคลื่นที่จุดพิเศษจะช่วยปรับปรุงการสื่อสารด้วยแสงและประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์

นักฟิสิกส์จาก NIST ศึกษาระบบการกระเจิงแสงขนาดเล็ก ซึ่งเป็นชั้นบางเฉียบของซิลิคอนไนไตรด์

ตั้งอยู่บนชิปซิลิกอนมีการใช้ร่องเป็นระยะที่มีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิดตลอดความยาวของไนไตรด์ ร่องเหล่านี้สร้างตะแกรงการเลี้ยวเบน ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่กระจายแสงสีต่างๆ ในมุมที่ต่างกัน และซิลิคอนไนไตรด์จะควบคุมแสงที่เข้ามา ตะแกรงจะกระจายแสงส่วนใหญ่ขึ้นไปตั้งฉากกับอุปกรณ์ ซึ่งจะทำให้คลื่นแสงสลายตัวแบบทวีคูณ

นักวิจัยสังเกตเห็นว่าส่วนใหญ่การทดลอง แสงจะทำงาน "ตามที่คาดไว้" และจางลงอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม หากความกว้างของร่องเกือบจะเท่ากับระยะห่างระหว่างพวกเขา ที่ความยาวคลื่นหนึ่งของแสงอินฟราเรด ความเข้มของร่องจะลดลงเป็นเส้นตรง ไม่ใช่แบบทวีคูณ ในเวลาเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความยาวคลื่นหรือระยะห่างระหว่างร่องทำให้ระบบกลับสู่การสลายตัวแบบเอ็กซ์โพเนนเชียล

นักวิทยาศาสตร์ยังสังเกตด้วยว่าทุกครั้งความเข้มของฟลักซ์ที่กระจายไปตามตะแกรงเปลี่ยนจากเลขชี้กำลังเป็นเส้นตรง แสงที่กระจัดกระจายขึ้นไปด้านบนทำให้เกิดลำแสงกว้างที่มีความเข้มเท่ากันตลอด

ที่มา: S. Kelley/NIST

ต้องการทีมวิจัยของ NISTหลายปีในการพัฒนาทฤษฎีที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ประหลาดได้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเกิดจากปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างโครงสร้างแลตทิซกับแสงที่แผ่ไปข้างหน้าและข้างบน ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ที่จุดพิเศษที่เรียกว่า การรวมกันของปัจจัยเหล่านี้ช่วยลดการสูญเสียแสงอินฟราเรดได้อย่างมาก

ในฐานะผู้เขียนบันทึกการทำงานเพิ่มเติมการทดลองแสดงให้เห็นว่าจุดพิเศษที่คล้ายกันนั้นเป็นลักษณะของคลื่นประเภทใดก็ตาม (เช่น คลื่นอะคูสติก เอ็กซ์เรย์ คลื่นวิทยุ) ที่แพร่กระจายผ่านโครงสร้างคาบที่มีการสูญเสีย 

นักวิจัยเชื่อว่าทรัพย์สินที่พบของแสงจะช่วยส่งลำแสงจากอุปกรณ์ที่ใช้ชิปหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่งโดยไม่สูญเสียพลังงาน ซึ่งมีประโยชน์ในการสื่อสารด้วยแสง และลำแสงแนวตั้งกว้างที่สร้างขึ้นที่จุดพิเศษจะมีประโยชน์เมื่อศึกษากลุ่มเมฆของอะตอม

แอปพลิเคชั่นที่เป็นไปได้อีกอย่างคือการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม ตามที่ผู้เขียนงานอธิบาย หากสิ่งปลอมปนบนพื้นผิวของเซ็นเซอร์เปลี่ยนความยาวคลื่นของแสงในตะแกรง จุดพิเศษจะหายไปทันที และความเข้มของแสงจะเปลี่ยนจากการสลายตัวแบบเส้นตรงเป็นการสลายตัวแบบเลขชี้กำลังอย่างรวดเร็ว

อ่านเพิ่มเติม:

มันถูกตามล่ามาหลายศตวรรษ: เรารู้อะไรเกี่ยวกับดาววัลแคนข้างดวงอาทิตย์?

นักฟิสิกส์ได้ทดลองยืนยันกฎพื้นฐานใหม่สำหรับของเหลว

นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบที่มาของการระเบิดวิทยุลึกลับที่มาจากอวกาศ