استجابة للطلب المتزايد على المواد الضوئية الفعالة والقابلة للضبط والقادرة على تعديل الضوء بشكل دقيق لخلق نطاق ترددي أكبر في شبكات الاتصالات والأنظمة البصرية المتقدمة، قام فريق من الباحثين في مختبر أبحاث الضوئيات بجامعة نيويورك أبوظبي بتطوير تقنية جديدة ثنائية الأبعاد مادة (2D) قادرة على التعامل مع الضوء بدقة استثنائية وبأقل قدر من الخسارة.
تُحدث المواد الضوئية القابلة للضبط (TOMs) ثورة في الإلكترونيات الضوئية الحديثة، وهي الأجهزة الإلكترونية التي تكتشف الضوء وتولده وتتحكم فيه. في دوائر الضوئيات المتكاملة، يعد التحكم الدقيق في الخصائص البصرية للمواد أمرًا بالغ الأهمية لفتح التطبيقات الرائدة والمتنوعة في معالجة الضوء.
تُظهر المواد ثنائية الأبعاد مثل ثنائي كالكوجينيدات المعادن الانتقالية (TMDs) والجرافين استجابات بصرية ملحوظة للمحفزات الخارجية. ومع ذلك، فإن تحقيق تعديل مميز عبر منطقة الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (SWIR) مع الحفاظ على التحكم الدقيق في الطور عند فقدان إشارة منخفض ضمن بصمة مدمجة كان تحديًا مستمرًا.
في ورقة بحثية جديدة بعنوان "الضبط الكهروضوئي في ضوئيات السيليكون المركبة المعتمدة على المواد الحديدية ثنائية الأبعاد" المنشورة في الضوء: العلم والتطبيقات، قام فريق من العلماء بقيادة عالمة الأبحاث غادة دوشق، والأستاذ المشارك في الهندسة الكهربائية ومدير مختبر PRL محمود رصرص، بإظهار طريقة جديدة لمعالجة الضوء النشط من خلال استخدام مادة الحديد الأيونية ثنائية الأبعاد CuCrP2S6 (CCPS).
ومن خلال دمج مواد هي الأولى من نوعها، ثنائية الأبعاد ورقيقة ذريًا في هياكل حلقية صغيرة على شرائح السيليكون، عزز الفريق كفاءة الجهاز وصغر حجمه.
عند دمجها في أجهزة بصرية من السيليكون، تظهر هذه المواد ثنائية الأبعاد قدرة رائعة على ضبط الخصائص البصرية للإشارة المرسلة بدقة دون أي توهين. هذه التقنية لديها القدرة على إحداث ثورة في الاستشعار البيئي، والتصوير البصري، والحوسبة العصبية، حيث حساسية الضوء هي المفتاح.
وقال راسراس: "يوفر هذا الابتكار تحكمًا دقيقًا في مؤشر الانكسار، مع تقليل الخسائر البصرية في نفس الوقت، وتعزيز كفاءة التعديل، وتقليل البصمة، مما يجعله مناسبًا للجيل التالي من الإلكترونيات الضوئية".
"هناك مجموعة مثيرة من التطبيقات المحتملة، بدءًا من المصفوفات الطورية والتبديل البصري لاستخدامها في الاستشعار البيئي والمقاييس، وأنظمة التصوير البصري، وأنظمة الأشكال العصبية في المشابك العصبية الاصطناعية الحساسة للضوء."