نانوذرات و ساختارهاي فلزي ديگر مي‌توانند نور را به نحوي دستکاري نمايند که با استفاده از مواد اُپتيکي معمول امکان‌پذير نيست. يکي از مثال‌هاي اين پديده که اخيراً توسط محققان دانشگاه رايس کشف شده است اين است که نانوساختارهاي فنجان‌مانند طلا مي‌توانند نور را به صورتي قابل کنترل خم نمايند. اين فنجان‌ها شبيه نانوآنتن‌هاي سه‌بعدي عمل مي‌کنند.
پراکنش جهت‌دار يک موج الکترومغناطيسي توسط نانوذرات جهت‌دهي شده
زماني که نور با نانوذرات و ساختارهاي کوچک ديگر برهمکنش مي‌کند، اثرات فيزيکي بسيار جالب و مهيجي مي‌تواند روي دهد. به‌عنوان مثال، متامواد ساخته شده توسط انسان، ساختارهاي بسيار ريز کوچک‌تر از طول موج نور با ابعاد تنها چند ده اتم داشته و در نتيجه ويژگي‌هاي اُپتيکي منحصر به فرد و فوق‌العاده‌اي از خود نشان مي‌دهند. دانشمندان علاقه بسيار زيادي به متامواد دارند، زيرا اين مواد به نحوي با نور برهمکنش مي‌کنند که براي مواد طبيعي امکان‌پذير نيست.

نانوفنجان‌هاي ساخته شده در اين پژوهش به دو روش عمده با نور برهمکنش مي‌نمايند: محوري (جهت بالا-پايين) يا متقاطع (جهت چپ-راست). تاکنون برهمکنش متقاطع قوي‌تر بوده است.

نائومي هالاس، پژوهشگر دانشگاه رايس مي‌گويد: «زماني که نانوفنجان‌ها را در معرض تابش نور قرار داديم، برهمکنش نوع متقاطع موجب ايجاد يک رزونانس پراکنشي قوي گرديد. ما دريافتيم که جهت اين پراکنش رزونانسي متقاطع به جهت‌گيري فنجان‌ها بستگي دارد. اين ويژگي در ساختارهاي مشابه مشاهده نمي‌شود».

اين فنجان‌ها به طور خاص شبيه يک «نوسانگر حلقه شکافته» عمل مي‌کنند که نوعي متاماده با ضريب شکست منفي (توانايي شکست کامل يا جزئي نور به صورت برگشتي) است. نوسانگرهاي حلقه شکافته شبيه دو حلقه هم مرکز بدون تماس هستند که هر يک نصف شده‌اند. زماني که اين نيم‌حلقه‌ها در معرض امواج ميکرو يا مادون قرمز قرار مي‌گيرند، يک جريان متناوب از فرکانسي معادل فرکانس موج نور فرودي، در هر دو حلقه القا مي‌شود. هر جريان به نوبه خود ميدان مغناطيسي خود را که با فرکانس موج ميکرو يا مادون قرمز يکسان است، القا مي‌کند که مي‌تواند مخالف ميدان اوليه بوده و يا آن را تقويت کند.

نوسانگرهاي حلقه شکافته مي‌توانند طول موج‌هايي را که بسيار بزرگ‌تر از اندازه آنها هستند، حمايت کنند. اما از آنجايي که اين نوسانگرها مسطح هستند، قابليت پراکنش نور در آنها به دو بعد محدود مي‌شود.

نانوفنجان‌هاي توليد شده توسط محققان دانشگاه رايس، نوع سه‌بعدي نوسانگرهاي حلقه شکافته مي‌باشند. زماني که نوري با فرکانس مناسب مورد استفاده قرار بگيرد، يک جريان الکتروني ارتعاشي در فنجان‌ها القا مي‌شود. اين جريان موجب ايجاد يک ميدان الکتريکي مي‌شود که موازي سرِ باز فنجان است (نه موازي محور آن). نور پراکنده شده عمود بر اين ميدان الکتريکي، يا به عبارت ديگر، در جهت محور فنجان است.

اين ويژگي منحصر به فرد تغيير جهت نور، مي‌تواند در توسعه ابزارهاي اُپتيکي مختلف، از پيل‌هاي خورشيدي گرفته تا تضعيف‌کننده‌ها و اتصالات نوري در مدارات آينده مورد استفاده قرار بگيرد.
منبع:http://www.physorg.com/news155295096.html