يساعد الليزر في تحويل الإلكترون إلى ملف ذو كتلة وشحنة

تم تحويل الإلكترون إلى موجة متصاعدة من الكتلة والشحنة بمساعدة الليزر.

يقول بيتر باوم من جامعة كونستانز في ألمانيا: “إن اللامركزية، أو استخدام إحدى اليدين، هي سمة مثيرة للاهتمام وغامضة جزئيًا في عالمنا”. الكائنات اللولبية، مثل الملفات أو الكتل على شكل حرف L، تأتي إما في أشكال اليد اليسرى أو اليمنى؛ أما الأشكال غير اللولبية، مثل الدوائر أو الخطوط المستقيمة، فلا تفعل ذلك. العديد من الجزيئات والمواد تكون حلزونية بشكل طبيعي، وسواء كانت يمنى أو أعسر فإن ذلك يغير طريقة عملها. لكن باوم وزملاؤه ابتكروا طريقة لإضافة اللامركزية إلى شيء صغير جدًا وأولي – إلكترون واحد.

الإلكترونات هي كائنات كمومية، لذا فهي تظهر سلوكًا يشبه الجسيم وسلوكًا موجيًا، اعتمادًا على التجربة. في هذه الحالة، استفاد الباحثون من تموج الإلكترون. قاموا أولاً بإنشاء نبضة سريعة للغاية من الإلكترونات، ثم مرروا ذلك عبر أغشية خزفية رقيقة، حيث واجهت الجسيمات شعاع ليزر خاص. كان الشعاع على شكل دوامة من الضوء، ونتيجة لذلك، كان يحمل مجالًا كهرومغناطيسيًا مشابهًا. يؤثر هذا المجال على الدالة الموجية، أو خصائص الموجة، لكل إلكترون يمر عبره.

أخيرًا، اكتشف الباحثون هذه الإلكترونات التي تم التلاعب بها وحسبوا “القيم المتوقعة” لكتلة وشحنة كل منها – حيث من المرجح أن تقيس في الفضاء كميات غير صفرية من كلتا السمتين. شكلت هذه المناطق من الفضاء أشكالًا: ملفات ثلاثية الأبعاد كانت باليد اليسرى أو اليمنى بشكل واضح.

يقول بن ماكموران من جامعة أوريغون، الذي عمل في تجارب سابقة على صنع ملفات إلكترونية مراوانية، إن العمل الجديد هو “تقدم متطور للغاية لأحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا في تشكيل الإلكترونات”. ويقول إن الفريق أظهر تحكمًا دقيقًا في إلكتروناتهم الحلزونية، وهو ما سيكون حاسمًا لاستخدام الجسيمات في تطبيقات مثل التصوير أو التحكم في المواد الموجودة.

لقد أكد باوم وزملاؤه بالفعل أن إطلاق ملف إلكتروني أعسر على بنية نانوية ذهبية أيمنية ينتج عنه نمط ارتداد مختلف عما يحدث عند إطلاقه على هيكل أعسر. وهذا يفتح الباب لاستخدام مثل هذه الملفات للتأثير بشكل انتقائي على الأجزاء اللولبية من المركبات الكيميائية أو الأجهزة الإلكترونية.

بعد أن صنع هذه الإلكترونات الغريبة في المختبر، يقول باوم إنه يشعر الآن بالفضول لمعرفة ما إذا كان من الممكن أن تنشأ بشكل مستقل في الطبيعة. “لقد بدأنا في استكشاف هذه الاحتمالات.”