ساخت منابع نور تکفوتونی از نانولولههای کربن
توسط ریکن
ویرایش شده توسط لیسا لاک، بازبینی توسط ربرت ایگان
یادداشتهای سردبیران
این مقاله بر اساس فرآیند و سیاستهای سردبیری Science X بررسی شده است. سردبیران ویژگیهای زیر را برای اطمینان از اعتبار محتوا برجسته کردهاند:
تأیید صحت
نشر همتاسنجی
منبع موثق
تصحیح نهایی
لولههای ریز کربنی که از تنها یک نقطه در طول خود تکفوتونها را ساطع میکنند، بهصورت قطعی توسط پژوهشگران ریکن ساخته شدهاند. این نانولولههای کربنی میتوانند پایه فناوریهای کوانتومی آینده مبتنی بر نور باشند.
در حال حاضر نور برای انتقال دادهها در فواصل طولانی از طریق فیبرهای نوری به کار میرود. اما بهرهبرداری از ماهیت کوانتومی آن میتواند مزایای متعددی داشته باشد؛ از جمله امنیت بیسابقهای که در آن هر دستکاری توسط سومی میتواند شناسایی شود.
این فناوری ارتباطات کوانتومی به منابع نوری نیاز دارد که بتوانند در هر لحظه تنها یک فوتون ساطع کنند. چندین سامانه میتوانند این قابلیت را داشته باشند، اما نانولولههای کربنی بیشترین امیدواری را نشان میدهند.
مزایا و چالشهای نانولولههای کربنی
«نانولولههای کربنی تنها تابشکنندگان کوانتومی هستند که میتوانند در دمای اتاق و در طولامواج مورد استفاده برای مخابرات، تکفوتون ساطع کنند»، یوئیچیرو کاتو از مرکز فتونیک پیشرفته ریکن توضیح میدهد. «این ویژگی آنها را برای کاربردهای دنیای واقعی بسیار جذاب میکند.»
با این حال، یکی از مشکلات نانولولهها این است که کنترل تعداد نقاطی که در طول آنها تکفوتون ساطع میشود، دشوار بوده است. همچنین تشخیص مکان این نقاط نورانی در یک نانولوله چالشبرانگیز است.
اکنون، کاتو و همکارانش هر دو مشکل را برطرف کرده و نانولولههایی تولید کردهاند که از یک نقطه تکفوتون ساطع میکنند و موقعیت این نقطه قابل کنترل است. این پژوهش در ژورنال Nano Letters منتشر شده است.
پیشرفتها در ساخت و کنترل
کاتو میگوید این مطالعه دقت ساخت را به سطح جدیدی میبرد. «ما در حال پیشی گرفتن از نانوفناوری هستیم»، او میافزاید. «ما وارد دنیای فناوری با تعریف اتمی میشویم—که برای من بسیار هیجانانگیز است.»
تیم این هدف را با معلق کردن یک نانولوله کربنی بر فراز گودالی با عرض میکرومتری بهدست آورد و آن را در معرض بخار ایودوبنزن قرار داد. سپس پرتو لیزر فرابنفش را بر یک نقطه از نانولوله متمرکز کردند. ترکیب نور فرابنفش و ایودوبنزن باعث ایجاد نقصهای شناختهشده بهنام «مرکزهای رنگی» در نانولولههای کربنی میشود (به تصویر بالا مراجعه کنید).
برای اطمینان از تولید تنها یک مرکز رنگی در نانولوله، تیم بهصورت مستمر نور ساطع شده را زیر نظر داشت. به محض مشاهده تغییر در نور که نشانگر تشکیل یک مرکز رنگی بود، بلافاصله واکنش را متوقف کردند.
تیم توانست موقعیت مرکز رنگی را با دقت تا یک میکرومتر، از طریق تنظیم موقعیت پرتو لیزر متمرکز بر نانولوله، کنترل کند.
هدف نهایی کاتو ایجاد دستگاههایی است که شامل نانولولههای ساطعکننده تکفوتون باشند. او میگوید: «ما میخواهیم این نانولولهها را در مدارهای فتوپونیک روی تراشهها یکپارچه کنیم. و پس از داشتن یک تراشه، میتوانیم با تولیدکنندگان فناوری فتوپونیک درباره کاربردهای دنیای واقعی گفتگو کنیم.»
جزئیات انتشار
دائچی کوزاوا و همکاران، «تشکیل قطعی مراکز رنگی آلی منفرد در نانولولههای تکدیواری کربن»، Nano Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c02378
اطلاعات مجله: Nano Letters
مفاهیم کلیدی
ارتباطات کوانتومی، پروتکلها و فناوری؛ سامانههای یکبعدی؛ نانوساختارها
ارائه شده توسط ریکن
منبع استنادی: ساخت منابع نور تکفوتونی از نانولولههای کربن (۲۵ دسامبر ۲۰۲۵)؛ دریافت ۳۰ ژانویه ۲۰۲۶؛ از https://phys.org/news/2025-12-fabricating-photon-sources-carbon-nanotubes.html
این سند مشمول حق تکثیر است. به جز موارد استفاده منصفانه برای هدف مطالعه یا پژوهش شخصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل بازتولید نیست. محتوا صرفاً برای اهداف اطلاعرسانی ارائه شده است.