চিরায়ত আলোকবিজ্ঞানে অ্যাবের অপবর্তন সীমার কারণে কোনো আলোকে তার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অর্ধেকের চেয়ে ছোট স্থানে ফোকাস করা সম্ভব নয়। কিন্তু প্লাজমনিক্স (Plasmonics) প্রযুক্তিতে আলোর ফোটনকে সোনা বা রুপার মতো নোবেল ধাতুর মুক্ত ইলেকট্রন মেঘের যৌথ স্পন্দনের সাথে যুক্ত করে তৈরি করা হয় সারফেস প্লাজমন পোলারিটন (SPP)। এর মাধ্যমে আলোক তরঙ্গকে ন্যানোমিটার স্কেলে সংকুচিত করে একক অণুর রাসায়নিক গঠন শনাক্ত করা এবং চিপের ভেতরের অপটিক্যাল ট্রানজিস্টর পরিচালনা সম্ভব হয়েছে।

১. ড্রুড মডেল ও ধাতুর ঋণাত্মক পারমিটিভিটি

ধাতুর মুক্ত ইলেকট্রন গ্যাস যখন আলোর তড়িৎ ক্ষেত্রে স্পন্দিত হয়, তখন ড্রুড মডেল অনুযায়ী পারমিটিভিটি দাঁড়ায়:

[
psilon_m(omega) approx 1 – rac{omega_p^2}{omega^2}
]

প্লাজমা কম্পাঙ্কের ((omega_p)) নিচে ধাতুর পারমিটিভিটি ঋণাত্মক ((psilon_m < 0)) হয়ে যায়, যার ফলে ধাতু আলোকে প্রতিফলিত করে এবং পৃষ্ঠতলে সারফেস চার্জ তরঙ্গ ধারণ করতে সক্ষম হয়।

২. সারফেস প্লাজমন পোলারিটনের বিস্তার

ধাতু ও কাচের সংযোগস্থলে সঞ্চালিত SPP তরঙ্গের বিস্তার সমীকরণ হলো:

[
k_{ ext{spp}} = rac{omega}{c} sqrt{rac{psilon_m psilon_d}{psilon_m + psilon_d}}
]

যেহেতু ধাতুর ভেতর (psilon_m k_{ ext{light}}))। এর ফলে দুটি বৈপ্লবিক বৈশিষ্ট্য দেখা যায়:

  1. আলোর ক্ষেত্রটি ধাতু ও কাচের উভয় দিকেই এক্সপোনেনশিয়াল হারে হ্রাস পায়, ফলে সমস্ত শক্তি পৃষ্ঠের মাত্র কয়েক ন্যানোমিটারের মধ্যে আবদ্ধ থাকে।
  2. বাতাস থেকে সরাসরি কোনো সাধারণ আলো এই প্লাজমন তরঙ্গে রূপান্তরিত হতে পারে না, কারণ তাদের ভরবেগের অমিল থাকে।

৩. ক্রেটসম্যান প্রিজম কাপলিং

এই ভরবেগের ঘাটতি পূরণ করতে ব্যবহৃত হয় ক্রেটসম্যান কনফিগারেশন: একটি উচ্চ প্রতিসরাঙ্কের কাচের প্রিজমের ওপর মাত্র ৫০ ন্যানোমিটার পুরু সোনার প্রলেপ দেওয়া হয়। প্রিজমের ভেতর দিয়ে নির্দিষ্ট কোণে আলো ফেললে পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের ইভানেসেন্ট তরঙ্গ ধাতুর ইলেকট্রনকে আঘাত করে প্লাজমনে রূপান্তরিত হয় এবং প্রতিফলিত আলোর তীব্রতা এক নিমেষে শূন্যে নেমে আসে।

৪. সারফেস এনহ্যান্সড রমন স্পেকট্রোস্কোপি (SERS)

ন্যানোমিটার আকারের সোনার কণার গায়ে যখন আলো পড়ে, তখন ইলেকট্রন মেঘের অনুরণনের ফলে দুটি কণার মধ্যবর্তী ফাঁকা স্থানে এক প্রচণ্ড তড়িৎ ক্ষেত্র ((|E_{ ext{loc}}| sim ১০০০ |E_0|)) তৈরি হয়। রমন সংকেতের তীব্রতা তড়িৎ ক্ষেত্রের চতুর্থ ঘাতের ((|E|^4)) সমানুপাতিক হওয়ায় সংকেত প্রায় (১০^{১২}) গুণ (এক ট্রিলিয়ন গুণ) শক্তিশালী হয়ে ওঠে। এই অবিশ্বাস্য ক্ষমতার ফলে একটিমাত্র ক্যান্সারের কোষ বা একক ডিএনএ অণুর উপস্থিতি সরাসরি লেজার দিয়ে শনাক্ত করা যায়।

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।