জাপানের টোকিও বিশ্ববিদ্যালয়ের ইনস্টিটিউট অফ ইন্ডাস্ট্রিয়াল সায়েন্সের গবেষকরা গাণিতিক ধাঁধা সমাধানের পরিচিত আকৃতি ‘স্মিথ হ্যাট’ ব্যবহার করে আলোর এক অনন্য আচরণের প্রমাণ পেয়েছেন। নেচার কমিউনিকেশনস জার্নালে প্রকাশিত এই গবেষণায় দেখা গেছে, গাণিতিক এপিওডিক কাঠামো ব্যবহার করে আলোকে নিয়ন্ত্রণ করা সম্ভব, যা ভবিষ্যতে উন্নত অপটিক্যাল ডিভাইস ও পোলারাইজেশন প্রযুক্তিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখবে।
গণিতের দীর্ঘদিনের অমীমাংসিত ‘আইনস্টাইন প্রবলেম’ ছিল এমন একটি একক আকৃতি খুঁজে বের করা, যা কোনো পুনরাবৃত্ত নকশা ছাড়াই একটি সমতল পৃষ্ঠকে সম্পূর্ণভাবে ঢেকে দিতে পারে। ২০২৩ সালে গবেষকরা ‘স্মিথ হ্যাট’ নামক এমন একটি মোনোটাইল বা একক আকৃতি আবিষ্কার করেন। এবার সেই আকৃতির ওপর ভিত্তি করে নতুন এই গবেষণাটি পরিচালনা করা হয়েছে।
গবেষক দল সিলিকন নাইট্রাইড ফিল্মের ওপর ইলেকট্রন বিম লিথোগ্রাফি প্রযুক্তি ব্যবহার করে ন্যানো স্কেলে স্মিথ হ্যাট আকৃতির কাঠামো তৈরি করেন। এরপর লেজার রশ্মি চালনা করলে দেখা যায়, আলো ভিন্নধর্মী ও অস্বাভাবিক ‘কাইরাল’ প্যাটার্ন তৈরি করছে। কাইরালিটি হলো এমন এক ধরনের বৈশিষ্ট্য যেখানে কোনো কাঠামো এবং তার আয়নায় প্রতিফলিত প্রতিচ্ছবি একে অপরের সাথে হুবহু মেলে না।
গবেষণার প্রধান লেখক ইয়ুতো মরিতাকে জানান, এই মোনোটাইল আকৃতিটি আপাতদৃষ্টিতে অনিয়মিত মনে হলেও এটি আসলে হানিকম্ব ল্যাটিস থেকে তৈরি। গবেষকদের মতে, আলো যখন এই কাঠামোর ওপর পড়ে, তখন সেটি আলোর দিক ও পোলারাইজেশনের ওপর ভিত্তি করে ভিন্ন ভিন্ন প্যাটার্ন তৈরি করে।
সিনিয়র লেখক মাসায়া তোমি ব্যাখ্যা করেন, এই কাঠামোতে দর্পণ প্রতিসাম্য বা মিরর সিমেট্রি নেই বলেই এটি আলোকে কাইরাল প্রতিক্রিয়া দেখাতে বাধ্য করে। এই উদ্ভাবনটি আলোর গতিপথ নিয়ন্ত্রণ এবং উন্নত অপটিক্যাল যন্ত্র তৈরিতে নতুন দিগন্ত উন্মোচন করবে বলে আশা করা হচ্ছে।
