Το φως δεν ταξιδεύει πάντα σε ευθείες γραμμές – μπορεί να στρίψει κιόλας. Και όταν το κάνει, ανοίγει νέες δυνατότητες στην επιστήμη και την ιατρική.
Μια πρόσφατη ανακάλυψη από τον Καθηγητή Ιγκόρ Μέγκλινσκι του Πανεπιστημίου Άστον δείχνει ότι το φως δομημένο με στροφορμή μπορεί να κάνει κάτι περισσότερο από το να μεταφέρει πληροφορίες. Μπορεί επίσης να αποκαλύψει ό,τι βρίσκεται κάτω από το δέρμα χωρίς να χρειάζεται να γίνει καμία τομή. Αυτό το άρθρο ωστόσο αφορά το φως OAM.
Πώς λειτουργεί το φως με στροφορμή;
Το δομημένο φως, γνωστό και ως ακτινοβολία σπειροειδούς ακτίνας (orbital angular momentum of light), έχει μια σπειροειδή στροφή που του δίνει μια ελικοειδή φάση. Αυτή η στροφή επιτρέπει στο φως OAM να διατηρεί το σχήμα και την ταυτότητά του ακόμα και όταν περνάει μέσα από εμπόδια ή ακαθαρσίες – όπως είναι ο βιολογικός ιστός.
Μέχρι πρόσφατα, αυτό φαινόταν αδύνατο. Όμως, τώρα μελετάται αυτό το ειδικό φως, όχι μόνο για την ταχύτερη μετάδοση δεδομένων, αλλά και για να εξετάσουμε το ανθρώπινο σώμα χωρίς χειρουργικές επεμβάσεις ή βελόνες.
Ένα νέο εργαλείο για εξερεύνηση σύνθετων υλικών
Το παραδοσιακό φως συχνά σκορπίζει και χάνει την πορεία του σε θολά υλικά όπως η ομίχλη, το δέρμα ή το γάλα. Αλλά οι ακτίνες OAM διατηρούν τη σπειροειδή τους μορφή.
Αυτό οφείλεται στην τοπολογική φόρτισή τους, μια είδους ταυτότητα που τις βοηθά να παραμένουν οργανωμένες καθώς ταξιδεύουν μέσα από σύνθετα περιβάλλοντα. Οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι η φάση αυτού του φωτός παραμένει σταθερή ακόμα και μετά την αντανάκλαση μέσα στους ιστούς.
Γιατί το φως «OAM» είναι τόσο ισχυρό;
Για χρόνια, οι ερευνητές χρησιμοποιούσαν πολωμένο φως για να μελετήσουν υλικά στην αστροφυσική, τη μηχανική και τη βιολογία. Αλλά η προσθήκη του φωτός αυτού είναι ένα πιο πρόσφατο βήμα. Μεταφέρει πληροφορίες μέσω της σπειροειδούς στροφής του.
Στην επικοινωνία, αυτή η ιδιότητα έχει ήδη βοηθήσει στην αύξηση του εύρους ζώνης των δεδομένων. Στην επιστήμη, έχει βοηθήσει στη δημιουργία εξωτικών δέσμεων λέιζερ και στη βελτίωση μεθόδων για την παγίδευση και μετακίνηση μικρών σωματιδίων ή κυττάρων. Τώρα, οι επιστήμονες ανακαλύπτουν ότι τα ίδια χαρακτηριστικά λειτουργούν καλά και για ιατρική χρήση – ειδικά για μη επεμβατική έρευνα.
Μια επανάσταση στις μη επεμβατικές διαγνωστικές μεθόδους
Μία από τις πιο υποσχόμενες χρήσεις αυτής της τεχνολογίας είναι στην παρακολούθηση του σακχάρου στο αίμα. Σήμερα, η πλειονότητα των ελέγχων γλυκόζης απαιτεί τρύπημα του δακτύλου ή αισθητήρα στο δέρμα. Αλλά το φως αυτό θα μπορούσε μια μέρα να διαβάσει τα επίπεδα σακχάρου μέσα από το δέρμα – χωρίς πόνο ή τρυπήματα.
Ο Καθηγητής Μέγκλινσκι εξήγησε:
«Δείχνοντας ότι το φως OAM μπορεί να ταξιδέψει μέσα από θολές συνθήκες και διασκορπισμένες μεσαίες ύλες, η μελέτη ανοίγει νέες δυνατότητες για προχωρημένες ιατρικές εφαρμογές. Για παράδειγμα, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να οδηγήσει σε ακριβέστερους και μη επεμβατικούς τρόπους παρακολούθησης των επιπέδων σακχάρου στο αίμα, παρέχοντας μια ευκολότερη και λιγότερο επώδυνη μέθοδο για τους ανθρώπους με διαβήτη».
Πέρα από την ιατρική: Ευφυής οπτική επικοινωνία
Οι ακτίνες δεν είναι χρήσιμες μόνο για να δούμε μέσα στο σώμα. Επίσης, φέρνουν καινοτομία στην επικοινωνία. Αυτές οι δομημένες δέσμες μπορούν να μεταφέρουν μεγάλες ποσότητες δεδομένων σε ξεχωριστά κανάλια, χρησιμοποιώντας διαφορετικές τοπολογικές φορτίσεις – σα δίσκους που περιστρέφονται σε διαφορετικές συχνότητες. Αυτό επιτρέπει τη μεταφορά περισσότερων δεδομένων στον ίδιο χώρο χωρίς παρεμβολές.
Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε περιβάλλοντα όπου άλλοι τύποι φωτός δυσκολεύονται. Για παράδειγμα, οι ακτίνες OAM θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη μετάδοση σημάτων μέσω ομίχλης, νερού ή ακόμα και βιολογικού ιστού – περιβάλλοντα όπου το κανονικό φως χάνει γρήγορα την ισχύ του.
Το κλειδί για την επιτυχία του φωτός OAM σε πραγματικές συνθήκες είναι η συνέπειά του. Και εκεί είναι που η πρόσφατη μελέτη κάνει τη διαφορά. Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι τα αποτελέσματά τους συμφωνούν πολύ καλά με τα θεωρητικά μοντέλα. Αυτό είναι ένα ισχυρό σημάδι ότι αυτή η τεχνολογία μπορεί να λειτουργήσει και σε κλινικές, νοσοκομεία και ακόμη και σε φορητές συσκευές.
Ο Καθηγητής Μέγκλινσκι και η ομάδα του πιστεύουν ότι το φως OAM μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερα εργαλεία απεικόνισης και ασφαλή μετάδοση ιατρικών δεδομένων. Η δουλειά της ομάδας τους όχι μόνο επιβεβαιώνει την αξία του δομημένου φωτός στην επιστήμη, αλλά επεκτείνει και τα όρια αυτού που μπορεί να επιτύχει.
Αυτή η έρευνα, που ήδη αναγνωρίζεται ως μία από τις πιο συναρπαστικές μελέτες της χρονιάς από την διεθνή ομάδα Optica, δείχνει πώς το φως που περιστρέφεται μπορεί να βοηθήσει στην αναμόρφωση των σύγχρονων διαγνωστικών μέσων και εργαλείων ανίχνευσης.
VIA: FoxReport.gr
