Ultimate magazine theme for WordPress.

پلت فرم جدید باعث تحریک ماده سبک ترکیبی در گرافن با بار بسیار بالا می شود

0
New platform generates hybrid light-matter excitations in highly charged graphene
انتقال گسترده کار با واسطه کار در گرافن / ساختارهای متخلخل RuCl3 شرایط لازم را برای تولید پلاریتونهای پلاسمون بدون دوپینگ الکترواستاتیک یا شیمیایی فراهم می کند. این تصویر یک تصویر نزدیک میدان مادون قرمز از چنین ساختار متخلفی را نشان می دهد ، که میزانی از نوسانات پلاسمونی حاصل از دوپینگ متقابل قابل توجه لایه های گرافن / α-RuCl3 سطحی را نشان می دهد. اعتبار: Daniel J. Rizzo / دانشگاه کلمبیا

گرافن ، یک لایه کربن نازک اتمی که از طریق آن الکترونها می توانند تقریباً بدون مانع حرکت کنند ، از زمان اولین جداسازی موفق بیش از ۱۵ سال پیش ، به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. از جمله بسیاری از خصوصیات منحصر به فرد آن ، توانایی پشتیبانی از امواج الکترومغناطیسی بسیار محدود همراه با نوسانات بار الکترونیکی است – پلاریتونهای پلاسمون – که دارای کاربردهای بالقوه گسترده ای در فناوری نانو هستند ، از جمله حسگر زیستی ، اطلاعات کوانتومی و انرژی خورشیدی.

با این حال ، به منظور پشتیبانی از پلاریتونهای پلاسمون ، گرافن باید با اعمال ولتاژ به دروازه فلزی مجاور شارژ شود ، که بسیار اندازه و پیچیدگی دستگاه های در مقیاس نانو را افزایش می دهد. محققان دانشگاه کلمبیا گزارش دادند که آنها به گرافن فعال پلاسمونی با چگالی بار رکورد بالا و بدون دروازه خارجی دست یافته اند. آنها این کار را با بهره گیری از انتقال بار بین لایه ای جدید با یک گیرنده الکترون دو بعدی معروف به α-RuCl3 انجام دادند. این مطالعه اکنون بصورت مقاله دسترسی آزاد در دسترس است و در شماره ۹ دسامبر نامه های نانو

منتشر خواهد شد. جیمز هون ، پروفسور وانگ فونگ-جن گفت: “این کار به ما امکان می دهد از گرافن به عنوان یک ماده پلاسمونیک بدون دروازه های فلزی یا منابع ولتاژ استفاده کنیم ، ایجاد ساختارهای پلاسمونیک گرافن مستقل را امکان پذیر می کند” مهندسی مکانیک در مهندسی کلمبیا.

همه مواد دارای خاصیتی هستند که به عنوان یک تابع کار شناخته می شود ، و میزان محکم نگه داشتن آنها در الکترون را کمی می کند. هنگامی که دو ماده مختلف در تماس قرار می گیرند ، الکترون ها از ماده با عملکرد کوچک تر به ماده ای با عملکرد بزرگتر منتقل می شوند و باعث بار مثبت شدن اولی و بار منفی می شوند. این همان پدیده ای است که وقتی یک بادکنک را به موهای خود می مالید ، بار ساکن ایجاد می کند.

α-RuCl3 در میان نانومواد بی نظیر است زیرا دارای عملکرد فوق العاده بالایی است حتی در لایه لایه های ۲-D به ضخامت یک یا چند اتم. با دانستن این موضوع ، محققان کلمبیا پشته هایی در مقیاس اتمی متشکل از گرافن در بالای α-RuCl3 ایجاد کردند. همانطور که انتظار می رفت ، الکترونها از گرافن خارج شدند ، و این باعث شد که رسانایی بالایی داشته باشد و بتواند پلاریتونهای پلاسمون را میزبانی کند – بدون استفاده از درگاه خارجی.

استفاده از α-RuCl3 برای شارژ گرافن دو مزیت اصلی نسبت به دروازه برقی دارد. α-RuCl3 بار بسیار بیشتری از آنچه را که می توان با دروازه های الکتریکی بدست آورد ، ایجاد می کند ، که با شکست سد عایق با گرافن محدود می شود. علاوه بر این ، فاصله بین گرافن و الکترود دروازه زیرین مرز بین مناطق باردار و بدون بار را به دلیل “حاشیه سازی میدان الکتریکی” محو می کند. این از تحقق ویژگی های شارژ شدید در داخل گرافن و در امتداد لبه گرافن برای آشکار کردن پدیده های جدید پلاسمونیک جلوگیری می کند. در مقابل ، در لبه α-RuCl3 ، بار موجود در گرافن تقریباً در مقیاس اتمی به صفر می رسد. دیمیتری باسوف ، سرپرست این تحقیق ، استاد فیزیک ، گفت: “یکی از موفقیت های عمده ما در این کار دستیابی به تراکم بار در گرافن تقریباً ۱۰ برابر بیشتر از محدودیت های اعمال شده توسط تجزیه دی الکتریک در یک دستگاه استاندارد دردار است.” “علاوه بر این ، از آنجا که α-RuCl3 – منبع بار الکترونیکی – در تماس مستقیم با گرافن است ، مرزهای بین مناطق باردار و بدون بار در گرافن کاملاً تیغ است. این به ما امکان می دهد بازتاب پلاسمون آینه مانند را از این موارد مشاهده کنیم لبه ها و ایجاد پلاسمون های لبه یک بعدی تاریخی دست نیافتنی که در امتداد لبه گرافن منتشر می شوند. ” این تیم همچنین مرزهای تیز را در “حباب های نانو” مشاهده کرد ، جایی که آلاینده های محبوس شده بین دو لایه انتقال بار را مختل می کنند.

“ما بسیار هیجان زده بودیم که دیدیم چطور چگالی بار گرافن به طور ناگهانی در این دستگاه ها تغییر می کند” ، دانیل ریزو ، دانشمند تحقیقات فوق دکترا با باسوف و نویسنده اصلی مقاله گفت. “کار ما اثبات مفهومی برای کنترل شارژ نانومتر است که قبلاً قلمرو خیال بود.”

این کار در مرکز تحقیقات انرژی و مرز در مورد مواد کوانتومی قابل برنامه ریزی که توسط بودجه وزارت انرژی ایالات متحده و به رهبری باسوف تأمین شده بود ، انجام شد. این پروژه تحقیقاتی از امکانات مشترکی استفاده می کرد که توسط طرح نانو کلمبیا اداره می شد.

محققان اکنون در حال دنبال کردن مسیرهایی برای استفاده از α-RuCl3 اچ به عنوان بستری برای تولید الگوهای شارژ نانومقیاس سفارشی در گرافن هستند تا رفتار پلاسمونیک را دقیقاً مطابق با کاربردهای مختلف عملی تنظیم کنند. آنها همچنین امیدوارند که بتوانند نشان دهند که α-RuCl3 را می توان با طیف گسترده ای از مواد ۲-D برای دسترسی به رفتارهای مواد جدید که نیاز به تراکم شارژ فوق العاده زیاد منتقل شده توسط انتقال بار بین لایه نشان داده شده در نسخه خود رابط است.

هون خاطرنشان کرد ، “هنگامی که روش انتقال بار بین لایه ای ما با روش های موجود برای الگوبرداری بسترهای ۲-D ترکیب شود ، ما می توانیم به راحتی الگوهای شارژ نانومقیاس سفارشی را در گرافن تولید کنیم. این فرصت های جدیدی را برای الکترونیکی و الکترونیکی جدید ایجاد می کند. دستگاه های نوری “

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.