نانومواد

نانومواد هوشمند برای فوتونیک

نانومواد هوشمند برای فوتونیک

 

نانومواد هوشمند برای فوتونیک
دانشجوی دکترای Quyet Ngo فیبرهای نوری را که توسط مواد ۲ بعدی تطبیق داده شده است مطالعه می کند. اعتبار: ینس مایر / دانشگاه ینا

نانومواد هوشمند برای فوتونیک از آنجا که جایزه نوبل فیزیک برای تحقیقات در مورد گرافن در سال ۲۰۱۰ اعطا شد ، مواد ۲ بعدی – صفحات نانو با ضخامت اتمی – یکی از موضوعات داغ در علوم بوده است. این علاقه قابل توجه به دلیل ویژگی های برجسته آنها است که دارای پتانسیل بسیار زیادی برای کاربردهای متنوع هستند. به عنوان مثال ، همراه با فیبرهای نوری ، مواد ۲ بعدی می توانند برنامه های جدیدی را در زمینه سنسورها ، اپتیک غیر خطی و فناوری های کوانتومی فعال کنند.

دانشکده ها :  با این وجود ، ترکیب این دو م componentsلفه تاکنون بسیار طاقت فرسا بوده است. به طور معمول ، لایه های نازک اتمی باید قبل از انتقال با دست به فیبر نوری ، جداگانه تولید شوند. محققان ینا همراه با همکاران استرالیایی اکنون برای اولین بار موفق شده اند مواد ۲ بعدی را مستقیماً روی فیبرهای نوری پرورش دهند. این روش به طور قابل توجهی تولید چنین هیبریدی ها را تسهیل می کند. نتایج مطالعه اخیراً در مجله مشهور در علم مواد گزارش شد مواد پیشرفته .

رشد از طریق روشی مرتبط با فناوری

“ما dichalcogenides فلز انتقال را ادغام کردیم – ۲- ماده D با ویژگی های نوری و فوتونیکی عالی ، که به عنوان مثال ، با نور تعامل زیادی دارد. دکتر “فالک ایلنبرگر” از دانشگاه جنا و موسسه مهندسی دقیق اپتیک و کاربرد (Framehofer) در آلمان ، الیاف شیشه را به طور خاص توسعه داده است. ” آیلنبرگر ، متخصص در زمینه نانوفوتونیک می گوید: “برخلاف گذشته ، ما ورق ضخامت نیم نانومتر را به صورت دستی اعمال نکردیم ، بلکه آن را مستقیماً روی فیبر رشد دادیم.” “این بهبود به این معنی است که مواد ۲-D می توانند به راحتی و در مقیاس بزرگ در فیبر ادغام شوند. ما همچنین توانستیم نشان دهیم که نور فیبر شیشه به شدت با پوشش آن برهم کنش دارد.” مرحله دستیابی به یک کاربرد عملی برای نانوموادی هوشمند که بدین ترتیب ایجاد شده است دیگر خیلی دور نیست.

این موفقیت به لطف روند رشد توسعه یافته در انستیتوی شیمی فیزیکی دانشگاه ینا ، که بر موانع قبلی غلبه دارد ، حاصل شده است. پروفسور آندری تورچانین ، متخصص مواد ۲-D Jena ، در توضیح روش مبتنی بر رسوب بخار شیمیایی (CVD) می گوید: “با تجزیه و تحلیل و کنترل پارامترهای رشد ، شرایطی را که ماده ۲-D می تواند به طور مستقیم در الیاف رشد کند شناسایی کردیم.” ) تکنیک. از جمله ، دمای بیش از ۷۰۰ درجه سانتیگراد برای رشد مواد ۲ بعدی ضروری است.

بستر مواد ترکیبی

با وجود این درجه حرارت بالا ، از الیاف نوری می توان برای رشد مستقیم CVD استفاده کرد: “شیشه کوارتز خالص که به عنوان بستر عمل می کند در برابر درجه حرارت بالا بسیار خوب مقاومت می کند. تا ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد مقاوم در برابر حرارت است.” پروفسور مارکوس A. اشمیت از موسسه فناوری فوتونیک لایب نیتس ، که الیاف را تولید کرد. اشمیت ، که همچنین دارای استادی عالی در رشته فیبر نوری در دانشگاه ینا است ، می افزاید: “قطر کم و انعطاف پذیری آنها ، برنامه های متنوعی را امکان پذیر می کند.”

ترکیبی از مواد ۲ بعدی و الیاف شیشه باعث ایجاد یک بستر هوشمند مواد شده است که بهترین های هر دو جهان را با هم ترکیب می کند. دکتر آنتونی جورج ، که در حال توسعه روش ساخت مواد جدید دو بعدی است ، می گوید: “به دلیل کاربردی شدن الیاف شیشه با مواد ۲-D ، اکنون میزان فعل و انفعال بین نور و مواد به طور قابل توجهی افزایش یافته است.” با تورچانین.

سنسورها و مبدل های نور غیر خطی

این تیم برنامه های بالقوه ای را برای سیستم مواد تازه توسعه یافته در دو زمینه خاص در نظر گرفته است. اولاً ، ترکیب مواد برای فناوری حسگر بسیار امیدوار کننده است. به عنوان مثال می توان از آن برای تشخیص غلظت کم گازها استفاده کرد. برای این منظور ، یک چراغ سبز که از طریق فیبر ارسال می شود ، اطلاعات مربوط به محیط را در مناطق فیبر با ماده ۲-D دریافت می کند. همانطور که تأثیرات خارجی خصوصیات فلورسنت ماده ۲-D را تغییر می دهد ، نور تغییر می کند و به عنوان نور قرمز به دستگاه اندازه گیری برمی گردد. از آنجا که الیاف بسیار ریز هستند ، سنسورهای مبتنی بر این فناوری ممکن است برای کاربردهای بیوتکنولوژی یا پزشکی نیز مناسب باشند.

ثانیا ، چنین سیستمی همچنین می تواند به عنوان مبدل نور غیر خطی نیز مورد استفاده قرار گیرد. از فیبر نوری ترکیبی به دلیل خواص غیرخطی آن می توان برای تبدیل یک نور لیزر تک رنگ به نور سفید برای کاربردهای طیف سنجی در زیست شناسی و شیمی استفاده کرد. محققان ینا همچنین برنامه هایی را در زمینه الکترونیک کوانتوم و ارتباطات کوانتومی پیش بینی کرده اند.

همکاری بین رشته ای استثنایی

دانشمندان درگیر این پیشرفت تأکید می کنند که موفقیت این پروژه در درجه اول به دلیل همکاری بین رشته ای استثنایی بین م institسسات تحقیقاتی مختلف در جنا بوده است. بر اساس گروه تحقیقاتی تورینگین “۲-D-Sens” و مرکز تحقیقاتی مشترک “اپتیک غیرخطی تا مقیاس اتمی” دانشگاه فردریش شیلر ، کارشناسان انستیتوی فیزیک کاربردی و انستیتوی شیمی فیزیکی دانشگاه ینا ؛ مرکز فوتونیک دانشگاه آبه ؛ موسسه Fraunhofer برای اپتیک کاربردی و مهندسی دقیق IOF ؛ و موسسه فناوری فوتونیک لایب نیتس ، به همراه همکارانش در استرالیا ، در این تحقیق همکاری می کنند.

آیلنبرگر می گوید: “ما مهارت های متنوعی را در این پروژه آورده ایم و از نتایج به دست آمده خوشحالیم.” تورچانین می افزاید: “ما متقاعد شده ایم که تکنولوژی که ایجاد کرده ایم ، دولت تورینگن را به عنوان یک مرکز صنعتی با تمرکز بر فوتونیک و اپتوالکترونیک بیشتر تقویت خواهد کرد.” اخیراً یک درخواست ثبت اختراع برای اختراع تیم بین رشته ای ثبت شده است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا