إن الميكانيك الكمومي على درجة بالغة من الأهمية لعدد من مسائل التقانة النانوية، منها فهم مبادئ البصريات، أي طريقة التأثير المتبادل بين الضوء والمادة. على سبيل المثال، تتحدد ألوان الأصبغة المختلفة وفقاً لقواعد الميكانيك الكمومي. فالجُزَيء الكبير، المدعو فثالوسيانين phthalocyaine والذي يعطي اللون الأزرق في بنطال الجينز يمكن أن يُغيَّر ليعطي لوناً مائلاً إلى الأخضر أو بنفسجياً بتعديل بنيته الكيميائية أو الهندسية. إن هذه التعديلات تغير مقدار كمية الضوء التي تؤثر في الجزيء وتتأثر به، ولذا تغير لونه المرئي. وعلى نحو مشابه تعطي الألوان الفلوريسانتية المختلفة ظلالاً أكثر اخضراراً أو اصفراراً لأن الجزيئات أو البنى النانوية التي تبطّن أنبوب مصباح الفلورسانت وتشع الضوء تتغير. حتى ضوء النجوم يتخذ ألواناً مختلفة، لأنه يأتي من نجوم ذات درجة حرارة مختلفة ومن عناصر مختلفة تحترق في الجو النجمي.

ويمكن للضوء أن يؤثر أيضاً في المادة ويتأثر بها بطرائق أخرى. فإذا لمست سيّارة سوداء في يوم مشمس فإنك تشعر بالطاقة الحرارية التي انتقلت من الشمس إلى المعدن بواسطة الضوء. ويمكن للمادة أيضاً أن تُصدر طاقة ضوئية على غرار ما يحصل في الألعاب النارية ومصابيح الضوء الحرارية. وفي جميع الحالات التي تهمنا، لا يتغير المقدار الكلّي للطاقة المنغمس في العملية (المصطلح التقني لهذه الظاهرة هو انحفاظ الطاقة). لكن بالتحكم في هذه الطاقة نستطيع فعل أشياء على درجة كبيرة من الإثارة.

وكلما أصبحت الأجسام المعدنية أصغر أصبحت كمات الطاقة (مقادير أجزاء الطاقة المنفصلة) المقترنة بها أكبر تشابه هذه العلاقة سلوك الطبول: كلما كان رأس الطبل أضيق كانت طاقة الصوت الصادر عنه وتردده أعلى. وهذا أيضاً في الأجراس: كلما كان الجرس أصغر كانت نغمة صوته عموماً أعلى. إن هذه العلاقة بين مقاس البنية وكمَّة الطاقة التي تتأثر بها وتؤثر فيها هامة جداً في التحكم الضوء بواسطة الجزيئات والبنى النانوية، وتمثل موضوعاً كبير المغزى في التقانة النانوية وهي أيضاً السبب الكامن وراء تغيير الذهب للونه.

مواضيع ذات صلة

Equipartition and the quantum oscillator

philosophical implications of quantum mechanics

Crystal diffraction

Measurement of position and momentum

Probability wave amplitudes

The uncertainty principle

First principles of quantum mechanics

Watching the electrons

An experiment with electrons

An experiment with waves

An experiment with bullets

Chance and likelihood