رقص نور روی شیشه

نوع جدیدی از ماده که اجازه می دهد نور بدون انقطاع روی سطح آن حرکت کند
این عکس، که با یک میکروسکوپ بسیار قوی گرفته شده است، بلور های بسیار کوچک تلورید بیسموت را نشان می دهد. ساختار جدیدی که از این ماده ساخته شده است اجازه می دهد نور به سادگی و بدون انقطاع روی سطح آن حرکت کند.
نور همواره قادر نیست به سادگی از جایی به جای دیگر برود. ممکن است توسط اجسام تیره جذب گردد. ممکن است توسط آینه بازتاب داده شود. و یا ممکن است در تمام جهات پخش شده و بازتاب داده شود (دچار پراکنش شود). هم اکنون، دانشمندان نشان داده‌اند که نوع جدیدی از ساختار به نور اجازه می دهد به سادگی در سطح آن حرکت نماید، بدون اینکه پخش شود، بازتاب داده شود یا منقطع گردد.
زمانی که نور باید عملی انجام دهد، مثلا اطلاعات را در کابل های فیبرنوری انتقال دهد، پخش شدن آن یک مشکل به حساب می اید. چنین کابل هایی، عموماً در ارتباطات از راه دور با سرعت بالا مورد استفاده قرار می گیرند، زمانی به بهترین شکل خدمت می کنند که پخش نور را در حد کمینه نگاه دارند. جهت دستیابی به این مهم، دانشمندان ساختار جدیدی از نوع حاصی از بلور ساختند. بلورهای جامد دارای ناخالصی‌هایی هستند که مانند دست اندازهایی در یک جاده، مانع عبور راحت نور می شوند. اما بلورهای جدید بدین شکل نمی باشند.
Michael Lipson می گوید:"با استفاده از بلورهای جدید، نور مستقیما موانع را دور می زند، که موضوع بسیار مهمی است". وی به مجله ی اخبار علوم گفت:" من اعتقاد دارم این تکنولوژی جدید حیرت آور است." Lipson فیزیکدان دانشگاه کرنل است و در این مطالعات هیچ گونه نقشی نداشت.
ماده ی ابداعی جدید نوعی از عایق توپولوژیک است. توپولوژی مطالعه ی سطوح است و یک عایق مانع عبور نور یا الکتریسیته می شود. یک عایق توپولوژیک این دو عقیده را به شکلی عجیب و هیجان انگیز ترکیب نموده است. داخل این ماده مانند یک عایق عمل می کند. اما سطح آن رفتار متفاوتی دارد.
در سال 2005، فیزیکدانان ابتدا پیشنهاد دادند که عایق های توپولوژیک قابل تولید هستند. کمی بعد از آن، دانشمندان تلاش خود را جهت اثبات این موضوع آغاز نمودند. اولین عایق توپولوژیک در سال 2007 ارائه شد. این عایق جریان الکترون ها را درون خود مانع می شد اما همین بخش ها اجازه داشتند به شکل آزادانه در سطح آن حرکت نمایند. (الکترون ها ذرات منفی هستند که الکتریسیته را با خود حمل می کنند. جریانی از الکترون ها، جریان الکتریکی نامیده می شود.)
دانشمندان در حیرت بودند که آیا عایق های توپولوژیک برای نور هم همین اثر را دارند یا خیر. Mordechai Segev، فیزیکدان مؤسسه ی تخنیون تکنولوژی در شهر هیفای اسرائیل تحقیقات جدید را آغاز نمود. Segev و همکارانش ماده ی خود را با قلم زنی مسیرهای پیچ در پیچ در یک بلوک شیشه ای تولید نمودند. این مسیرها مانند سیم عمل می کردند. اما در اینجا، سیم ها به جای الکتریسیته نور را هدایت می کنند.
مسیرهای مارپیچی قلم زنی شده از حرکت نور در ماده جلوگیری می نمایند، اگرچه، اجازه می دهند که نور در سطح ماده به آسانی حرکت کند. تیم Segev موفقیت جدید خود را در تاریخ 10ام آوریل در مجله ی طبیعت گزارش داد.
Jacob Taylor می گوید:" این ماده ی جدید می تواند موجبات راه‌های سریعتر و کارآمدتری را جهت استفاده از نور در ارسال اطلاعات از مکانی به مکان دیگر ارائه دهد." وی فیزیکدان دانشگاه مری لند در کالج پارک می باشد.
Segev به مجله ی اخبار علوم اعلام نمود که بسیار مسرور است که اعلام نماید وی اولین تیم را جهت ساخت یک عایق توپولوژیک برای نور رهبری نموده است. وی می گوید:" تعدادی از گروه‌های دیگر هم بودند که در رقابت جهت دستیابی به این ماده بودند.""ما از اینکه در مسابقه برنده شدیم خوشحالیم."

کلید واژه‌ها
فیزیک: علم طبیعت و ویژگی های انرژی و مواد
توپولوژی: مطالعه ی ریاضی سطوح
عایق: ماده یا وسیله ای که الکتریسیته را از خود عبور نمی دهد
الکترون: یک ذره با بار منفی؛ حامل الکتریسیته در مواد جامد.
فیبرنوری: استفاده از فیبرهای باریک و انعطاف پذیر شیشه ای یا سایر مواد جامد شفاف جهت انتقال سیگنال های نور؛ که در اصل جهت ارتباطات از راه دور مورد استفاده است.