در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های قابل توجهی در زمینه فناوری “لیزرهای صوتی” یا “لیزرهای فونون (Phonon)” به دست آمده است. برخلاف لیزرهای نوری که از امواج نوری استفاده می‌کنند، لیزرهای فونون بر اساس امواج صوتی کار می‌کنند و همین امر پتانسیل جدیدی برای کاربردهای مختلف علمی و صنعتی فراهم کرده است. یکی از آخرین پیشرفت‌های این حوزه توسط دانشمندان چینی صورت گرفته که منجر به ایجاد قوی‌ترین و دقیق‌ترین لیزر صوتی جهان شده است. این فناوری نه تنها برای تصویربرداری پزشکی و اکتشافات اعماق دریاها، بلکه برای علوم مواد و محاسبات کوانتومی نیز بسیار حائز اهمیت است. در ادامه با دیجی رو همراه باشید.
تقویت لیزرهای فونون
لیزرهای فونون که به تازگی توسط دانشمندان چینی توسعه یافته‌اند، گامی بزرگ به سوی آینده فناوری‌های مبتنی بر صوت محسوب می‌شوند. این لیزرها می‌توانند پیشرفت‌های چشمگیری در حوزه‌هایی مانند تصویربرداری پزشکی و اکتشافات زیرآبی به همراه داشته باشند. با استفاده از این فناوری جدید، امواج صوتی با دقت و قدرت بیشتری تولید می‌شوند که قابلیت کاربردهای گسترده‌ای را ممکن می‌سازد.
یکی از تکنیک‌های نوینی که در این لیزرها به کار گرفته شده، شامل یک تحریک الکترونیکی کوچک است که به شدت امواج صوتی را تقویت می‌کند و آن‌ها را به حالت پایدارتر و قوی‌تری می‌رساند. این پیشرفت می‌تواند به تولید دستگاه‌هایی منجر شود که از امواج صوتی به طور گسترده‌تری در فناوری‌های مختلف بهره ببرند.
غلبه بر محدودیت‌های پیشین
یکی از چالش‌های اصلی در فناوری لیزرهای فونون، ضعف و ناپایداری امواج صوتی تولید شده توسط آن‌ها بود. لیزرهای فونون که تا پیش از این از اجسام کوچک ساخته می‌شدند، به دلیل همین ناپایداری و ضعف امواج صوتی، کارایی محدودی داشتند. با این حال، تکنیک جدیدی که دانشمندان چینی ابداع کرده‌اند، توانسته است این محدودیت‌ها را برطرف کرده و امواج صوتی قوی‌تر و پایدارتر را تولید کند.
به این ترتیب، لیزرهای فونون اکنون می‌توانند به صورت عملیاتی در دنیای واقعی به کار گرفته شوند. این لیزرها می‌توانند در تصویربرداری‌های پزشکی به کار بروند و تکنیک‌های جدیدی برای شناسایی آسیب‌ها و ضایعات با دقت بیشتر و کمترین آسیب به بدن انسان ارائه دهند. همچنین در اکتشافات زیر آب، لیزرهای فونون می‌توانند نقش حیاتی در بهبود سیستم‌های ناوبری و ارتباطات ایفا کنند.
کاربردهای گسترده و آینده‌نگری
علاوه بر کاربردهای لیزر فونون در تصویربرداری پزشکی و اکتشافات دریایی، این فناوری پتانسیل بالایی برای استفاده در سایر حوزه‌های علمی و صنعتی دارد. به عنوان مثال، در علوم مواد و محاسبات کوانتومی، لیزرهای فونون می‌توانند به عنوان ابزارهایی دقیق و کارآمد مورد استفاده قرار گیرند.
یکی از ویژگی‌های برجسته این لیزرها، افزایش قابل توجه دامنه فرکانسی آن‌ها است که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در کاربردهای متنوع‌تری مورد استفاده قرار گیرند. این دامنه گسترده‌تر فرکانسی به معنای دقت بالاتر در شناسایی و تجزیه و تحلیل مواد مختلف و همچنین امکان استفاده در دستگاه‌های پیشرفته‌تر و دقیق‌تر است.
دانشمندان با بررسی طیف قدرت امواج صوتی تولید شده توسط این لیزرها دریافتند که شدت آن‌ها تا 3 برابر بیشتر از نمونه‌های پیشین است و همچنین پهنای خط طیفی این امواج نیز بسیار کمتر شده است. این دستاوردها نشان دهنده پیشرفت‌های چشمگیر در این فناوری و قابلیت‌های توسعه گسترده آن در آینده‌ای نزدیک است.
کاربردهای پزشکی و دریایی
یکی از مهم‌ترین حوزه‌هایی که از فناوری لیزرهای فونون بهره‌مند خواهد شد، پزشکی است. لیزرهای فونون به دلیل دقت بالا و قابلیت تنظیم فرکانس، می‌توانند تکنیک‌های جدیدی را در تصویربرداری پزشکی معرفی کنند. این تکنیک‌ها نه تنها حساسیت بیشتری در شناسایی ضایعات و مشکلات مختلف بدن انسان ارائه می‌دهند، بلکه نسبت به روش‌های فعلی، آسیب کمتری به بافت‌ها وارد می‌کنند. به ویژه در تصویربرداری از اعضای حساسی مانند مغز و قلب، لیزرهای فونون می‌توانند تحولی بزرگ به ارمغان بیاورند.
در حوزه اکتشافات زیر آب نیز این فناوری می‌تواند کاربردهای گسترده‌ای داشته باشد. لیزرهای صوتی می‌توانند به بهبود ارتباطات و ناوبری در اعماق دریاها کمک کنند و اکتشافات زیرآبی را دقیق‌تر و مؤثرتر کنند. برای مثال، شناسایی گونه‌های گیاهی و جانوری در اعماق اقیانوس‌ها یا بررسی ساختارهای زمین شناسی زیرآبی با استفاده از این فناوری امکان‌پذیرتر خواهد بود.
تأثیرات وسیع‌تر و چشم‌اندازهای آینده
با توجه به پیشرفت‌های اخیر در فناوری لیزرهای فونون، دانشمندان معتقدند که این فناوری می‌تواند به طور گسترده‌ای در زمینه‌های دیگری نیز مورد استفاده قرار گیرد. برای مثال، در علوم مواد و مهندسی مواد، لیزرهای فونون می‌توانند به بهبود فرآیندهای تجزیه و تحلیل مواد کمک کنند. همچنین در محاسبات کوانتومی، این لیزرها می‌توانند به عنوان ابزارهای دقیق برای کنترل و مانیتورینگ ذرات کوانتومی به کار گرفته شوند.
تحقیقات اخیر در این زمینه نشان دهنده گام بزرگی به سوی توسعه و بهبود لیزرهای فونون است و این امر می‌تواند راه را برای فناوری‌های جدید و کاربردهای نوآورانه‌تر هموار کند. این تحقیقات توسط بنیاد ملی علوم طبیعی چین و برنامه‌های نوآوری علمی و فناوری استان هونان تامین مالی شده است. همچنین، جوانان نخبه علمی استان هونان و برنامه‌های کلیدی شکوفایی فناوری در این استان از این پروژه حمایت کرده‌اند.
