ایک پولرائزنگ فلٹر شفاف لکڑی کے آر پار منظر کو واضح کر دیتا ہے

بالسا لکڑی کی ایک ملی میٹر موٹی چادر، جس سے اس کا لگنن (lignin) — وہ جزو جو روشنی جذب کرتا ہے — نکال دیا گیا ہو اور جسے ایک شفاف پلاسٹک سے بھر دیا گیا ہو، آپ کو تقریباً 200 میٹر دور ایک عمارت پہچاننے دیتی ہے۔

پھر بھی منظر دودھیا رہتا ہے۔ بصریات اسے دھند (haze) کہتی ہے: روشنی کا وہ حصہ جو گزر تو جاتا ہے مگر سیدھے راستے سے ہٹ جاتا ہے۔ جتنی زیادہ دھند، اتنی ہی دھندلی تصویر۔ سویڈن میں KTH Royal Institute of Technology اور اسٹاک ہوم یونیورسٹی کی ایک ٹیم کے لیے، دھند ہی وہ چیز ہے جو اب بھی اس مادے کو “لکڑی کے شیشے” سے جدا کرتی ہے، جو کھڑکیوں کے لیے ایک قابلِ تجدید متبادل ہے — وہ نوٹ کرتے ہیں کہ عام شیشہ بنانے میں بہت توانائی لگتی ہے اور یہ ایک محدود وسیلے، یعنی دریا کی تہہ کی ریت، پر منحصر ہے۔

نوے فیصد آر پار، مگر اس کا بڑا حصہ بھٹکا ہوا

ان کا پلاسٹک، PMMA، فینانتھرین (phenanthrene) نامی ایک سالمے سے آمیختہ (doped) ہے۔ یہ اس کا انعطافی اشاریہ (refractive index) — ایک عدد جو طے کرتا ہے کہ کوئی مادہ روشنی کو کتنی شدت سے موڑتا ہے — بڑھا کر تقریباً 1.53 کر دیتا ہے، جو لکڑی کی خلوی دیواروں کے اشاریے کے قریب ہے۔ جب دو مادوں کا اشاریہ ایک ہو تو روشنی مڑے بغیر ایک سے دوسرے میں گزر جاتی ہے۔ لکڑی حجم کا صرف 8% ہے۔

عام، غیر مقطب (unpolarized) روشنی میں چادر سبز روشنی (طولِ موج 550 نینو میٹر) کا تقریباً 90% اور گہری سرخ روشنی کا، 800 کی طرف، تقریباً 92% گزارتی ہے۔ تاہم دھند صرف بنفشی روشنی (400 نینو میٹر) میں تقریباً 60% سے گھٹ کر سبز میں 43% اور گہری سرخ میں تقریباً 30% ہوتی ہے۔ مصنفین کے حساب سے، اکا دکا استثنا کے سوا، کم از کم ایک ملی میٹر موٹے سیلولوز سے بھرپور نمونوں کے لیے اب تک کی بہترین دھند تقریباً 50% کے آس پاس رہتی ہے۔ وہ لکھتے ہیں کہ عملی لکڑی کے شیشے کو اس سے کم از کم دس گنا کم دھند درکار ہے۔

روشنی کی تھرتھراہٹ کو گھمانا

روشنی ایک لہر ہے جس کا برقی میدان ایک خاص سمت میں ارتعاش کرتا ہے: یہ اس کی تقطیب (polarization) ہے۔ ایک پولرائزنگ فلٹر صرف ایک سمت گزارتا ہے۔ ٹیم نے اس سمت کو 0° (لکڑی کے ریشوں کے ساتھ ساتھ) سے 90° (ان کے آر پار) تک گھمایا، اور باہر نکلنے والی روشنی کو ایک تکمیلی کرے (integrating sphere) سے جمع کیا، جو ایک کھوکھلا کرہ ہے جو اسے ہر سمت سے اکٹھا کرتا ہے۔

• ریشوں کے آر پار، گہری سرخ روشنی میں، 800 نینو میٹر کے قریب، دھند گھٹ کر تقریباً 21% رہ جاتی ہے — مصنفین نوٹ کرتے ہیں کہ یہ گندے شیشے کی سطح کے قریب پہنچ رہی ہے۔
• ریشوں کے ساتھ ساتھ دھند کہیں زیادہ رہتی ہے اور طولِ موج کے ساتھ بمشکل بدلتی ہے۔
• 532 نینو میٹر کے ایک الگ لیزر کے ساتھ، دھند 0° پر 55.9% سے گھٹ کر 90° پر 40.7% ہو جاتی ہے؛ غیر مقطب روشنی تقریباً 45% دیتی ہے۔
• گزرنے والی کُل روشنی بمشکل ہلتی ہے۔ صرف منحرف ہونے والا حصہ بدلتا ہے۔

ایک مصدقہ حوالہ جاتی نمونے نے دونوں تقطیبوں میں ایک جیسی دھند دی، اس لیے یہ اثر آلے سے نہیں آتا۔ عام، غیر ہم آہنگ کیے گئے PMMA سے بنی چادر دونوں صورتوں میں دھندلی رہتی ہے: ریشوں کے ساتھ تقریباً 86%، آر پار 79%۔

دھند طولِ موج کے ساتھ گھٹتی ہے، سب سے تیزی سے تب جب روشنی ریشوں کے آر پار مقطب ہو (90°)، اور ان کے ساتھ ساتھ (0°) بمشکل ہی؛ 532 نینو میٹر پر یہ تقریباً 56% سے گھٹ کر 41% ہو جاتی ہے جبکہ ترسیل 86% اور 90% کے درمیان رہتی ہے۔ — شکل 2، Song et al. (2026)، arXiv:2610.33459۔

ریشوں کے ساتھ ایک اشاریہ، آر پار دوسرا

قصوروار سیلولوز ہے، وہ قلمی ڈھانچہ جو مرکب مادے کو اس کی مضبوطی دیتا ہے۔ سیلولوز دوہرا انعطافی (birefringent) ہے: اس کا انعطافی اشاریہ تقطیب پر منحصر ہے۔ مقالے میں استعمال کی گئی نمائندہ قدروں کے ساتھ، پلاسٹک تقریباً 1.53 پر ہے، سیلولوز ریشوں کے آر پار تقریباً 1.52 اور ان کے ساتھ ساتھ 1.58 پر: ایک طرف 0.01 کا فرق، دوسری طرف 0.05 کا۔ اس لیے ریشوں کے آر پار ارتعاش کرنے والی روشنی کو تقریباً ہم آہنگ مادہ ملتا ہے اور وہ بمشکل ہی مڑتی ہے؛ ان کے ساتھ ساتھ، پانچ گنا بڑا فرق اسے بکھیر دیتا ہے۔

ریشوں کے آر پار، دھند طولِ موج کے مربع کے معکوس کے تناسب سے گھٹتی ہے، جمع تقریباً 8 فیصدی پوائنٹس کا ایک مستقل جو شاید سطح کی کھردراہٹ سے آتا ہے (تقریباً کامل مطابقت: R² = 0.994، جہاں 1 کامل ہے)۔ کلاسیکی ریلے (Rayleigh) حد میں، جو بکھیرنے والے ذرات — یعنی وہ ننھی ساختیں جو روشنی کو اس کے راستے سے ہٹا دیتی ہیں — کو لامحدود حد تک چھوٹا مانتی ہے، یہ قانون کہیں زیادہ تیز ہوتا: طولِ موج کی چوتھی قوت کا معکوس۔ اس کے بجائے یہ ہلکی ڈھلوان محدود جسامت کے کمزور تضاد والے ذرات سے میل کھاتی ہے، جنہیں Rayleigh–Gans–Debye نامی ماڈل بیان کرتا ہے۔ پتلے سلنڈروں پر لاگو کرنے سے، 0.02 سے 0.01 تک کے فرق کے ساتھ، یہ 50 سے 200 نینو میٹر کی ایک عام جسامت دیتا ہے — یہ مفروضوں پر قائم ایک اندازہ ہے، پیمائش نہیں۔ یہ لکڑی کے خلوی خانوں سے کہیں چھوٹا ہے، جو تقریباً 30 مائیکرو میٹر چوڑے ہیں: بکھیرنے والے ذرات خلوی دیواروں کے اندر ہیں۔

ہوا کے خلا اس کے برعکس کام کرتے: ریشوں کے ساتھ ساتھ پتلے خلا ان کے آر پار مقطب روشنی کو سب سے زیادہ بکھیرتے۔ الیکٹران خوردبین کی تصاویر جانچے گئے علاقوں میں پلاسٹک اور دیواروں کے درمیان کوئی واضح خلا نہیں دکھاتیں۔

دیوار کے اندر ایک پیوند کاری

اسکیننگ الیکٹران انعراج (scanning electron diffraction) میں، ایک الیکٹران شعاع 200 نینو میٹر موٹی ایک قاش کو ہر 30 نینو میٹر پر پار کرتی ہے؛ ہر نقطے پر بننے والا نمونہ بتاتا ہے کہ آیا وہاں منظم سیلولوز موجود ہے۔ ٹیم نے سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ میں بھگوئے بغیر اور بھگو کر بنائی گئی چادروں کا موازنہ کیا؛ یہ بھگونا دیواروں کو پھلا دیتا ہے تاکہ پلاسٹک اندر جا سکے۔ سیلولوز کے سگنل بغیر بھگوئے 98% مقامات پر ظاہر ہوتے ہیں، بھگونے کے ساتھ 51% پر۔

علاج شدہ دیواریں ایک پیوند کاری بناتی ہیں: تیز قلمی دھبے ایسے علاقوں کے پہلو بہ پہلو جن میں سگنل کمزور ہے یا بالکل نہیں، اور جو شاید پلاسٹک سے بھرپور ہیں۔ بھگونا پھر بھی ضروری ہے، کیونکہ یہ پلاسٹک کو ان مساموں کو بھرنے دیتا ہے جو ورنہ روشنی کو کہیں زیادہ شدت سے بکھیرتے۔ مصنفین کا مقصد اسے برقرار رکھنا ہے جبکہ ہمسایہ پیوندوں کو بصری طور پر یکساں بنایا جائے۔

سیدھی جانے والی روشنی

150 فیمٹو سیکنڈ (ایک سیکنڈ کے ایک ارب ویں حصے کا دس لاکھواں حصہ) دورانیے کی لیزر نبضیں (pulses)، جو ریشوں کے آر پار مقطب تھیں، باہر نکلتے وقت ان کا وقت ناپا گیا؛ لکڑی میں سے ٹیڑھے میڑھے راستوں پر گزرنے والی روشنی دیر سے پہنچتی اور ہر نبض کو پھیلا کر دھندلا دیتی۔ جمع کرنے والے شگاف (slit) کو مرکز سے 0.70 ملی میٹر ہٹانے سے روشنی اپنی مرکزی قدر کے 19% تک گھٹ گئی، پھر بھی نبضیں 5 سے 8 پیکو سیکنڈ (ایک سیکنڈ کے دس لاکھویں حصے کا دس لاکھواں حصہ) چوڑی رہیں — جو کیمرے کے اپنے تقریباً 4 پیکو سیکنڈ کے دھندلاپن سے کچھ ہی زیادہ ہے — بغیر کسی پھیلاؤ کے — سابقہ پیمائشوں میں قدرتی لکڑی کے برعکس۔ روشنی تقریباً سیدھے راستے اختیار کرتی ہے۔ تقریباً 20% دھند پر، مصنفین اندازہ لگاتے ہیں کہ چادر میں کسی فوٹون کے دو بار بکھرنے کا امکان چند فیصد ہے۔

نئے نسخے کے بجائے ایک فلٹر

پھر ٹیم نے کمرے کی روشنی میں چادر کے 30 سینٹی میٹر پیچھے رکھے ایک لوگو اور ایک رنگین کارڈ کی تصویر لی۔

وہی لوگو اور رنگین کارڈ 30 سینٹی میٹر دور سے، صرف چادر کے آر پار (a)، ریشوں کے ساتھ پولرائزر کے ساتھ (b) اور ان کے آر پار پولرائزر کے ساتھ (c) دیکھے گئے۔ — شکل 5، Song et al. (2026)، arXiv:2610.33459۔

ننگی چادر کے آر پار لوگو پہچانا جا سکتا ہے مگر اس کے حروف نرم اور دھندلے ہیں۔ فلٹر ریشوں کے ساتھ ساتھ ہو تو لوگو اور بھی دھندلا ہو جاتا ہے۔ اسے آر پار گھمائیں تو حروف صاف ہو جاتے ہیں اور رنگوں کے درمیان کنارے پختہ ہو جاتے ہیں — ایک مدھم تر تصویر میں، جو صرف ایک تقطیب رکھنے کی قیمت ہے۔