سفر به دنيای نامرئی با فرش ايرانی!

دكتر غرقي در تحقيقات خود از شيوه‌اي جديد براي پنهان كردن اجسام در زير لايه‌اي موسوم به «فرش پوششي» استفاده كرده كه اگرچه پيش از اين نيز توسط دانشمنداني ديگر براي نامرئي‌سازي اجسام به كار رفته ولي موفقيت‌هاي قبلي به نامرئي سازي در فركانس‌هايي كه با چشم انسان قابل مشاهده نيستند محدود بوده و موفقيت غرقي و همكارانش، نخستين طرح موفق در استفاده از فرش نامرئي در نور مرئي، گزارش شده است.

دكتر مجيد غرقي، محقق پست دكتري دانشگاه بركلي در گفت‌و‌گو با خبرنگار ايسنا در توضيح موفقيت علمي خود گفت: نامرئي سازي به عنوان يكي از اشكال كنترل انتشار امواج الکترومغناطيس، پيش از اين با استفاده از متامواد حاوي فلزات در طيف ماكروويو انجام شده بود. در طول موج‌هاي نوري كوتاه‌تر (فركانس‌هاي مادون قرمز) هم پوشش‌هاي نامرئي كننده خاصي طراحي شده بود. گروه تحقيقاتي ما در دانشگاه بركلي مدتي پيش و تقريبا همزمان با يك گروه آلماني موفق به نامرئي سازي در نور مرئي شد كه طول موج كوتاهتري دارد.

وي خاطرنشان كرد: محققان آلماني با اين كه از روشي اساسا مشابه روش ما استفاده كردند ولي تقريبا در نور قرمز موفق به اين كار شدند حال آن كه روش ما تمام طول موج‌هاي مرئي را در برمي‌گيرد. البته چند ماه پيش از ما هم يك گروه تحقيقاتي در انگلستان تنها در يك پلاريزاسيون خاص نور موفق به اين كار شدند در حالي كه نور مرئي معمولي پلاريزاسيون ندارد.

غرقي و همكارانش در تحقيقات خود از شيوه‌اي موسوم به «نگاشت شبه همانند» (QCM) براي پنهان كردن جسمي‌ به طول 300 نانومتر و عرض شش ميكرون در زير يك «فرش پوشش دهنده» باز تابنده استفاده كرده‌اند.

وي خاطرنشان كرد: ايده فرش نامرئي يعني قرار دادن شيء زير يك پوشش كه در برخورد نور مرئي مانند آينه به نظر رسيده و برآمدگي ناشي از وجود جسم در زير آن قابل مشاهده نيست، ابتدا در سال 2008 توسط محققي كه قبلا عضو گروه تحقيقاتي ما در دانشگاه بركلي بود مطرح شد و پس از تحقق در طيف‌هاي ماكروويو و مادون قرمز در سالهاي 2009 و 2010 توسط گروه ما در طيف مرئي پياده‌سازي شده است.

غرقي در توضيح اين روش مي‌گويد: پوشش نامرئي‌كننده ما در واقع ماده‌اي است كه طراحي ضريب شكست در آن به صورتي است كه سرعت نور را قبل از رسيدن به جسمي كه زير آن قرار گرفته كم كرده و در نتيجه نور بدون برخورد با آن برمي‌گردد لذا چشم وجود جسم را تشخيص نداده و اصطلاحا نامرئي مي‌شود.

محقق ايراني كه تحقيقات خود را زيرنظر دكتر شيانگ ژانگ، استاد دانشگاه بركلي انجام داده است، تصريح كرد: براي ساخت پوشش نامرئي‌كننده يك موج‌بر نيتريد سيليكون در بستري شفاف از اكسيد سيليكون نانوحفره قرار گرفت كه به طور ويژه‌اي براي برخورداري از ضريب شكست پايين‌تر از موج‌ بر ساخته شده بود. ضريب شكست نيتريد سيليكون كه حدود 2 است با روش‌هاي نانويي به 1.3 تا 1.8 كاهش يافت تا بتوانيم سرعت نور را در آن كاهش داده و آن را به عنوان يك فرش پوشش دهنده براي نامرئي‌سازي استفاده كنيم.

غرقي تصريح كرد: در امواج ماكروويو به دليل بلند بودن طول موج‌ها مي‌توان از فلزات در ابعاد ريز استفاده كرد چون مقدار كمي از امواج جذب مي‌شود ولي در طول موج‌هاي مادون قرمز و مرئي نمي‌توان از فلزات استفاده كرد چون در اين طول موج‌هاي كوتاه، نور جذب مي‌شود؛ لذا بايد از مواد عايق (دي الكتريك) استفاده كرد و اينجاست كه كنترل سرعت نور با كنترل ضريب شكست مواد مختلف مطرح مي‌شود.

پژوهشگر دانشگاه بركلي با بيان اين كه وي و همكارانش در حال حاضر در ابعاد ميكرومتر كار مي‌كنند درباره امكان نامرئي كردن اجسام در ابعاد بزرگتر با اين شيوه به ايسنا گفت: از لحاظ تئوري اين امر امكان پذير است ولي بايد ماده‌اي پيدا كرد كه ضريب شكست آن بزرگتر از 2 باشد چون ضريب شكست 1.8 تا 1.3 در ابعاد كوچك جواب مي‌دهد كه در حال حاضر يكي از عمده مشكلات ما پيدا كردن اين ماده است، زيرا مواد موجود در طبيعت كه ضريب شكست بالايي دارند كاملا شفاف نيستند در حالي كه براي كنترل خوب سرعت، نور بايد به راحتي از ماده عبور كند. البته موادي هم در ذهن داريم كه شايد در حد دهم ميلي‌متر كارايي داشته باشند و اين طور نيست كه مثلا جسمي در ابعاد يك سانتي‌متر را نامرئي كنيم.

وي با اشاره به تلاش‌هاي تحقيقاتي گروه‌هاي پژوهشي مختلف در زمينه نامرئي سازي با شيوه‌ها و تكنيك‌هاي مختلف، اظهار داشت: روش ديگري كه براي نامرئي كردن مورد توجه محققان قرار گرفته، استفاده از شكست منفي است كه طي آن در واقع سرعت فاز نور را منفي مي‌كنند.

غرقي كه زمينه ديگر تحقيقاتش، كار روي سلول‌هاي خورشيدي و افزايش بازده آنهاست در خصوص ارتباط اين دو حوزه گفت: كنترل انتشار نور علاوه بر نامرئي سازي در كنترل انرژي نور در سلول‌هاي خورشيدي و كاهش تلفات آن در سلول‌هاي خورشيدي هم اهميت دارد و در واقع تمركز اصلي من روي سلول‌هاي خورشيدي و زمينه مورد علاقه‌ام، كنترل انرژي نور است و كارهايي كه در زمينه نامرئي‌سازي انجام داده‌ام، تحقيقاتي جانبي براي نشان دادن نحوه انتشار نور و حركت انرژي نوراني است.

دكتر غرقي در دانشگاه «واترلو»

وي در پايان در پاسخ به اين سوال كه چقدر به تحقق روياي نامرئي شدن در ابعاد بزرگ اميدوار است، اظهار داشت: با توجه به تحقيقات گسترده‌اي كه توسط گروه‌هاي مختلف در راستاي نامرئي‌سازي انجام مي‌شود، تحقق اين ايده طي چند دهه آينده دور از ذهن نيست؛ البته شايد ايده نامرئي شدن به همان شكل كه الان تصور مي‌كنيم محقق نشود، همان طور كه بسياري ديگر از روياهاي بزرگ بشر مثل پرواز به صورتي متفاوت با ايده اوليه انسان محقق شد.

دكتر مجيد غرقي كه متولد 1356 تهران است، پس از پايان تحصيلات متوسطه در دبيرستان استعدادهاي درخشان علامه حلي تهران در سال 74 با رتبه پنج وارد دانشگاه شده و تحصيلات كارشناسي و كارشناسي ارشد را در رشته الكترونيك دانشگاه صنعتي شريف به پايان برده و از سال 81 (2003) به عنوان دانشجوي دكتري در رشته الكترونيك در دانشگاه واترلو كانادا تحصيل كرده است.

كسب «اسكولارشيپ» تحصيلي دانشگاه واترلو، جايزه يادبود دكتر Chandrashekar دانشگاه واترلو (2005-2006) و جايزه برتر Sandford Fleming Foundation (سال 2005) از جمله جوايز و افتخارات علمي اين پژوهشگر جوان ايراني دانشگاه بركلي است.