نخستین بلور زمان فوتونی جهان؛ تغییر شکل نور در کسری از پیکوثانیه

پژوهشگران فرانسوی و آلمانی موفق به طراحی و آزمایش نخستین «بلور زمان فوتونی» (Photonic Time Crystal) تمام‌نوری جهان شدند. این فناوری جدید امکان تغییر ویژگی‌های نوری یک ماده را در بازه‌های زمانی فوق‌سریع (در مقیاس پیکوثانیه یا یک‌تریلیونیم ثانیه) فراهم می‌کند و گامی کلیدی به سوی محاسبات نوری پرسرعت و مخابرات پیشرفته به شمار می‌رود.

در بلورهای فوتونی معمولی، تغییرات ساختاری در فضا تکرار می‌شوند تا مسیر حرکت فوتون‌ها را کنترل کنند (مانند نیمه‌رساناها برای الکترون‌ها). اما در بلور زمان فوتونی، این تغییرات ساختاری در زمان و با سرعتی هم‌مقیاس با دوره نوسان خودِ موج نور رخ می‌دهد.

پژوهشگران با ساخت یک متامتریال پلاسمونیک شامل الگوهای طلایی میکرومتری روی لایه‌ای از نیمه‌رسانای «ایندیوم آنتیموان»، توانستند فوتون‌ها را به دام بیندازند. سپس با تابش پالس‌های لیزر پرقدرت تراهرتز، ویژگی‌های نوری ماده (مانند بازتابندگی) را به‌صورت متناوب و با فرکانس بسیار بالا تغییر دادند. این تغییرات زمان‌محور نه‌تنها به تغییر آنی ویژگی‌های نور منجر شد، بلکه اتلاف فوتون‌ها را در متامتریال به نصف کاهش داد.

کاربرد اصلی این دستاورد در آینده، ساخت لیزرهای تراهرتز با ویژگی‌های کاملاً قابل تنظیم، تصویربرداری پزشکی پیشرفته و پردازش داده‌ها در فرکانس‌های بسیار بالا (مرز بین الکترونیک و فوتونیک) خواهد بود.

⚠️ این دستاورد یک اثبات مفهوم آزمایشگاهی (Proof of Concept) در فیزیک بنیادی است. تا رسیدن به کاربردهای صنعتی مانند پردازنده‌های نوری یا ابزارهای تجاری فاصله زیادی وجود دارد و چالش اصلی فعلی پژوهشگران، کاهش بیشتر اتلاف فوتون‌ها برای رسیدن به مرحله تقویت نور (تولید لیزر) است.

نتایج این پژوهش در نشریه معتبر Nature منتشر شده است.

DOI: ۱۰.۱۰۳۸/s41586-026-10825-9