آشنايي با چند کاربرد ليزر در علم و فناوري
ليزر 50 سال پيش ابداع شد. برخي آن زمان ليزر را «راه حلي در جست و جوي مساله» توصيف کردند؛ چرا که به گمانشان اين پديده شگفت هيچ کاربردي ندارد. اکنون مي خواهيم چند مساله اي را که ليزر مي تواند حل کند، در اين شماره «دانستنيها» با هم بررسي کنيم.
توليد انرژي نامحدود
دانشمندان موسسه ملي اشتعال در کاليفرنيا قدرتمندترين ليزر دنيا را ساختند تا واکنش همجوشي کنترل شده اي را انجام دهند و در نتيجه بتوانند منبع نامحدودي از انرژي را پديد آورند.
براي آغاز واکنش، 192 ليزر بزرگ پرتوهاي خود را روي هدفي به اندازه يک مهره بلبرينگ که پر از هيدورژن است، متمرکز مي کنند.
انرژي حاصل از پرتوهاي ليزر باعث مي شود اتم هاي هيدورژن واکنش همجوشي را شروع و مقدار زيادي انرژي توليد کنند.
نابود کردن موشک ها
در فوريه امسال يک بويينگ 747 تغيير يافته داراي ليزر پر قدرت، پرتويي را به سمت يک موشک شليک و آن را نابود کرد. اين ليزر پيشرفته راهبردي که توسط سازمان دفاع موشکي آمريکا آزمايش شد، مي تواند طي 12 ثانيه يک موشک را شناسايي، رديابي و نابود کند. در بدنه اين بويينگ ليزري تعبيه شده است که مي تواند هدف هاي متحرکي را که فقط چند سانتي متر پهنا دارد و با سرعت 500 کيلومتر بر سرعت حرکت مي کنند، شناسايي و نابود کند. اگر اين آزمايش ها موفقيت آميز باشند، طي پنج سال آينده توپ ها مي توانند موشک ها را در هوا نابود کنند؛ حتي اين امکان هم وجود دارد که بتوان ليزر را روي تجهيزات کوچک تري مثل تانک ها و جت هاي جنگنده هم نصب کرد.
مبارزه با مالاريا
مهندساني که در پروژه سپر دفاع موشکي «جنگ ستارگان» آمريکا کار مي کردند، براي مبارزه با مالاريا نيز از همان فناوري استفاده کردند تا يک پشه کش ليزري بسازند، اين ابزار از يک ديوار با نور زير قرمز به نام «حصار فوتوني» ساخته شده است که پرواز هر پشه اي را به دستگاه خبر مي دهد. هنگامي که چيزي اين پرتوهاي نور را قطع مي کند، دستگاه يک پرتو ليزري غير کشنده را به سمت هدفي مي فرستد تا اندازه سرعت بال زدن آن جسم مشخص شود. هدف از اين کار آن است که حشره هاي بزرگ تر و پشه مالارياي ماده که کوچک تر است و نيش نمي زند به سلامت عبور کنند. هنگامي که بک حشره موذي شناسايي شود، نرم افزار دستگاه بررسي مي کند که يک آدم بداقبال در مسير پرتو ليزر نباشد، سپس يک پرتو ليزر شليک مي کند که پشه مالاريا را نابود مي کند. هم اکنون خروجي هاي پرتوهاي اين ليزر نمي توانند انسان را بکشند، اما اگر روزگاري روبات ها عليه ما انقلاب کنند...
نمايشگرهاي قدرتمند
شايد شما هم از آن دسته افرادي باشيد که آخرين مدل گوشي موبايل دارند که به نمايشگر AMOLED مجهز است. به نظر مي رسد اکنون وقت آن رسيده که اين گونه نمايشگرها به ليزر مجهز شوند. يک موسسه در کاليفرنيا به نام PRYSM (به معناي منشور) فناوري جديدي عرضه کرده است که LPD (به معناي نمايشگر فسفري ليزري) نام دارد. استفاده از ليزر براي توليد تصوير به اين معني است که صفحه نمايشگر مثل تلويزيون هاي LCD معمولي به نور پس زمينه احتياجي ندارد، در نتيجه در مصرف انرژي به شدت صرفه جويي مي شود.
درمان افسردگي
پژوهشگران علوم اعصاب دانشگاه استنفورد توانستند با تاباندن يک پرتوليزر آبي به سلول هاي بيمار در قشر حرکتي مغز، بيماري پارکينسون را در موش ها درمان کنند. «کارل دايس رات»، پژوهشگر پيشگام اين حوزه بر اين باور است که نور سلول هاي آسيب ديده را درمان مي کند. اگر بتوان اين دستاوردها را در انسان هم بازسازي کرد، مي توان از آنها به عنوان يک روش درمان واقعي در بيماري هاي ديگري همانند افسردگي استفاده کرد.
سردسازي سريع و آني
ليزرها علاوه بر آنکه مي توانند مواد را به دماهاي بسيار زياد برسانند، قادرند آنها را سرد هم کنند. دانشمندان آلماني دانشگاه بن با استفاده از ليزر درماني يک گاز را طي چند ثانيه 66 درجه سانتي گراد کاهش دادند. هر چند ممکن است برخي اين دستاورد را تنها به عنوان روش موثري براي سرد کردن نوشابه ها در نظر بگيرند اما بايد دانست سردسازي سريع کاربردهاي گسترده اي در چندين صنعت دارد. براي مثال سرد کردن تا دماهاي کم باعث مي شود شکلات ها براق تر و نوشابه ها خالص تر شوند.
درمان سرطان
دانشمندان دانشگاه کاليفرنيا مولکول هاي کوچک RNA را (که مي تواند ژن ها را خاموش کند) در يک نانولايه طلا بسته بندي کرده اند که هنگام رسيدن به هدف، با استفاده از ليزري که به سلول هاي سالم آسيب نمي رساند، باز مي شود. مولکول هاي RNA پس از باز شدن باعث مي شوند که توليد مثل سلول هاي سرطان متوقف و از گسترش آن پيشگيري شود. هم اکنون اين فرايند فقط در ظرف کشت آزمايشگاهي قابل انجام است اما پژوهش ها هنوز هم ادامه دارند.
رهپوي مريخ
رهپوي بعدي مريخ که Curiosity (به معناي کنجکاوي) نام دارد، به يک ابزار ليزري مجهز است. هدف از تعبيه اين ليزر در رهپوي بعدي مريخ آن است که سنگ و خاک مريخ را تبخير کند و آزمايش هاي دقيق تري روي آنها انجام شود . اين ابزار جديد که chem Cam نام دارد مي تواند در هر ثانيه سه پالس ده مگاواتي ليزر را به سمت هدفي که نظرش کمتر از يک ميلي متر است شليک کند. اين قدرت زياد سنگ هاي سخت را به پلاسما تبديل مي کند که با طيف سنجي مي توان مواد تشکيل دهنده آنها را بررسي کرد.
فضاپيماهاي کارآمد
استفاده از موشک براي خروج از جو زمين و رسيدن به فضا بازدهي بسيار کمي دارد؛ آن قدر کم که باورنکردني است؛ به همين دليل ناسا هم اکنون در جست و جوي روش هاي بهتري براي سفر به فضاست. به تازگي مدل هاي کوچکي از يک نوع فضاپيماي جديد آزمايش شده است که ليزرهاي مستقر در زمين مرتب پالس هايي را به سمت اين فضاپيماي بشقابي شليک مي کنند. اين ليزرها گرمايي توليد مي کنند که زير فضاپيما جمع مي شود و نيروي بالابر فضاپيما را توليد مي کند. به کارگيري اين روش باعث مي شود فضاپيما از پيشران ها و دستگاه هاي بزرگ و سنگيني که هم اکنون از آنها استفاده مي کنيم، بي نياز شوند.
توليد نانو ساختارها
يک «اتومتر» يا 10متر کوتاه ترين فاصله اي است که يک ليزر اندازه گرفته است. اين عدد يکصد ميلياردم قطر يک اتم است. براي پژوهش در ابعاد ميکروسکوپي که حوزه مهندسي نانو است، فقط ليزرها به کار مي آيند. مهندسان دانشگاه مک مستر براي نشان دادن دقت ليزرهايشان، نام و نشان دانشگاه خود را روي يک تار مو حکاکي کردند (که اگر چاپ اين نسخه «دانستنيها» خوب باشد، شما هم مي توانيد هنرشان را ببينيد.)
اولين ليزر واقعي که کار مي کرد، در آزمايشگاه هاي پژوهش هيوز در کاليفرنيا به نمايش درآمد.
در فيلم پنجه طلايي (گلدفينگر) جيمز باند را با ليزر تهديد مي کنند. در همين سال جيمز راسل روي ابزاري کار مي کند که بعدها «سي دي» نام گرفت.
دانشمندان نشان دادند که از رشته هاي باريک شيشه مي توان براي هدايت و انتقال سيگنال هاي ارتباطي استفاده کرد. فيبر نوري متولد مي شود.
بسته هاي ده تايي آدامس ريگلي اولين محصولي است که بار کد دارد که اين بارکدها هنگام فروش اسکن مي شود.
جراحي ليزري چشم ابداع مي شود. عينکي هاي سراسر جهان راهي براي خلاصي از عينک پيدا مي کنند.
لوح فشرده (سي دي) به بازار عرضه مي شود. پيش از آن و در سال 1978 ديسک ليزري عرضه شده بود. در سال 1995 نيز فروش دي وي دي آغاز مي شود.
شرکت اينتل هشت پرتو ليزري پيوسته را روي يک تراشه تعبير مي کند و با اين کار اثبات مي شود که محاسبه هاي ليزري لزوما پرهزينه نيستند.
منبع: دانستنيها-ش27
