بهنوش خرم‌روز: نیم قرن از زمانی که اولین لیزر، انقلابی در فناوری نوری به وجود آورد می‌گذرد و حالا ابزاری جدید قرار است که به همین نحو در حوزه صدا دگرگونی ایجاد کند. به گزارش نیوساینتیست، فیزیکدانان انگلیسی و اوکراینی اولین سیزر(saser) یا همان لیزر صوتی را ساخته‌اند که می‌تواند صداهایی با فرکانس تراهرتز (ترا به معنای 10 به توان 12 است، معادل یک‌هزار میلیارد) تولید کند.
لیزر، بر خلاف انتشار معمولی نور، فوتون‌هایی تولید می‌کند که در یک باریکه متراکم نوری حرکت می‌کنند. به گفته تونی کنت، از دانشگاه ناتینگهام بریتانیا، در سیزر همین اتفاق برای امواج صوتی می‌افتد. با این که این اولین سیزر تولید شده در دنیا نیست، اما اولین باری است که می‌تواند باریکه‌هایی با فرکانس تراهرتز تولید کند که حتی از آن‌چه در تصویربرداری فراصوتی در علم پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بیشتر است. به گفته کنت، صدایی با فرکانس تراهرتز امروزه کنجکاوی زیادی برمی‌انگیزد، اما این که بتوان چنین باریکه‌هایی را به صورت قابل کنترل تولید کرد، راه‌هایی را به روی ایده‌ها و کاربری‌های جدید می‌گشاید. وی می‌گوید: « 50 سال پیش هم دانشمندان می‌گفتند که لیزر تنها یک کنجکاوی علمی است». اما حالا از لیزرها در همه جا، از ذخیره‌سازی دیجیتال اطلاعات گرفته تا درمان سرطان و تسلیحات جنگی استفاده می‌شود.
کنت به همراه همکارانش محمد حنینی و پل واکر و نیز فیزیکدانان موسسه فیزیک نیمه‌رسانای وی.ای.لاشکارف واقع در کیف اوکراین، روی طراحی و آزمایش این وسیله کار می‌کند.
تقویت‌کننده صدا
سیزر یک دسته نیمه رسانا است که از لایه‌های متناوب و نازک گالیوم آرسناید و آلومینیوم آرسناید تشکیل شده است. بخش بالایی این بسته را در معرض باریکه نور شدید قرار می‌دهند. در نتیجه الکترون‌های آن برانگیخته شده و امواج صوتی یا فونون منتشر می‌کنند. این امواج با رسیدن به بخش پایینی، به فضای بین لایه‌های متفاوت جهش می‌کنند. فضای بین لایه‌ها بسیار دقیق انتخاب شده‌اند به صورتی که اصوات ضعیف با قوی‌ترها ترکیب می‌شوند به نحوی که تمام فونونها همگن شوند.
فونون‌های قوی به لایه قبلی بازتابیده می‌شوند تا در تعامل با الکترون‌هایی که در معرض باریکه نور شدید هستند، باعث آزاد شدن فونون‌های بیشتر و تقویت سیگنال شوند. نتیجه، شکل‌گیری یک سری نیرومند از فونون‌های همگن، درون بسته است که دستگاه را به صورت یک باریکه نازک سیزر متشکل از فراصوت فرکانس بالا، ترک می‌کند.
به گفته کنت، با این که در حال حاضر از نور برای شروع به کار سیزر استفاده می‌شود، با الکتریسیته هم باید بتوان به نتیجه مشابهی رسید.
سریع‌ترین
پیش از این سیزرهایی با فرکانسی بسیار پایین‌تر ساخته شده بودند که فونونها به جای یک هزار میلیارد بار در ثانیه (تراهرتز)، یک میلیارد بار در ثانیه (گیگاهرتز) نوسان داشتند. اما آن‌قدرها موثر نبودند چون راه‌های دیگری هم برای تولید امواج صوتی با این فرکانس وجود دارد. کنت در این باره می‌گوید: « این سیزر با فرکانس تراهرتز می‌تواند تاثیر بسیار بیشتری داشته باشد، سایر روش‌هایی که امواج صوتی همگون تولید می‌کنند این قدر پیشرفته نیستند.»
گروه وی سیزر مشابهی را در سال 2006/ 1385 طراحی کردند و ساختند. اما بر طبق شواهد، ضعیف عمل کرد. اما این بار کنت می‌گوید: « نتایجی که در گزارش جدید خود آورده‌ایم احتمالا قوی‌ترین شواهدی است که برای یک سیزر تراهرتزی تاکنون به دست آمده است».
سیزر را با ارزیابی تاثیرش روی سطحی که با فاصله از آن قرار دارد، مشخص می‌کنند. آن‌ها متوجه شدند که سیزر باعث می‌شود فونونها در یک نقطه خاص از سطح پدیدار شوند، درست مثل نقطه نور اشاره‌گر لیزر روی دیوار.
چی‌کونگ‌سان متخصص لیزر در دانشگاه بین‌المللی تایوان تایوان واقع در تایپه است. وی در مورد سیزر می‌گوید: « کار فوق‌العاده‌ای است. می‌تواند راهی تازه برای تصویربرداری از موضوعات بسیار ریز باشد. یک منبع فونون همگن پرانرژی مثل سیزر، بهترین ابزار برای کاوش دنیای نانو، بدون آسیب رساندن به آن است».
علاوه بر این‌ها، به گفته کنت، استفاده از سیزر در دستکاری الکترون‌های درون نیمه‌رساناها، می‌تواند به ساخت پردازشگرهای رایانه‌ای با فرکانس تراهرتزی منجر بشود که بسیار سریع‌تر از تراشه‌های با فرکانس گیگاهرتزی موجود خواهند بود.
نظر شما