Ultimate magazine theme for WordPress.

کوچکترین حفره برای نور که توسط پلاسمونهای گرافن تحقق می یابد

0

کوچکترین حفره برای نور که توسط پلاسمونهای گرافن تحقق می یابد

 

کوچکترین حفره برای نور که توسط پلاسمونهای گرافن تحقق می یابد
پایین تصویری هنری از نور فشرده شده در زیر نانو مکعب های نقره ای که به طور تصادفی بر روی ساختار پیش ساخته گرافن قرار گرفته است. اعتبار: Matteo Ceccanti

کوچکترین حفره برای نور که توسط پلاسمونهای گرافن تحقق می یابد کوچک سازی امکان استفاده از فناوری مانند تلفن های هوشمند ، ساعت های سلامتی ، کاوشگرهای پزشکی و ماهواره های نانو را فراهم کرده است ، همه اینها تصور نمی شود چند دهه قبل. فقط تصور کنید که در طی ۶۰ سال ، ترانزیستور از اندازه کف دست شما به ابعاد ۱۴ نانومتر ، ۱۰۰۰ برابر کوچکتر از قطر مو تبدیل شده است.

دانشکده ها : کوچک سازی فناوری را به سمت دوره جدیدی از مدارهای نوری سوق داده است. اما به موازات آن ، چالش ها و موانع جدیدی نیز ایجاد شده است ، به عنوان مثال ، کنترل و هدایت light در مقیاس نانومتر. محققان به دنبال تکنیک هایی برای محدود کردن نور در فضاهای بسیار کوچک ، میلیون ها برابر کوچکتر از فضاهای فعلی هستند. مطالعات قبلاً نشان داده بود که فلزات می توانند نور را در مقیاس طول موج (حد پراش) فشرده کنند.

از آن جنبه ، گرافن ، ماده ای تشکیل شده از یک لایه اتمهای کربن ، که دارای ویژگیهای نوری و الکتریکی استثنایی هستند ، قادر به هدایت نور به شکل پلاسمونها هستند که نوسانات الکترونهایی هستند که به شدت با نور در تعامل هستند. این پلاسمون های گرافن توانایی طبیعی در محدود کردن نور در فضاهای بسیار کوچک را دارند. با این حال ، تاکنون فقط محدود کردن این پلاسمون ها در یک جهت امکان پذیر بود ، در حالی که توانایی واقعی نور در تعامل با ذرات کوچک مانند اتم ها و مولکول ها در حجم فشرده سازی آن وجود دارد. این نوع حبس در هر سه بعد معمولاً به عنوان یک حفره نوری در نظر گرفته می شود.

در مطالعه اخیر منتشر شده در ساینس ، محققان ICFO ایتای اپستین ، دیوید آلکاراز ، واروم-وارما پواساپاتی ، آویناش کومار ، تیموفی خودکو ، به رهبری پروفسور ICREA در ICFO فرانک کوپنس ، محققان دانشگاه های MIT ، دانشگاه دوک ، دانشگاه پاریس-ساکلی و دانشگاه دو مینهو ، با ادغام مکعب های فلزی در اندازه های نانومتر بر روی یک صفحه گرافن ، نوع جدیدی از حفره را برای پلاسمون های گرافن ساخته اند. رویکرد آنها آنها را قادر ساخت تا بر اساس این پلاسمون ها ، کوچکترین حفره نوری ساخته شده برای نور مادون قرمز را درک کنند.

آنها در آزمایش خود از نانو مکعب های نقره ای به ابعاد ۵۰ نانومتر استفاده کردند که به طور تصادفی در بالای صفحه گرافن پاشیده شدند ، بدون هیچ الگوی یا جهت خاصی. این اجازه داد که هر نانولوله ، همراه گرافن به عنوان یک حفره منفرد عمل کنند. سپس آنها نور مادون قرمز را از طریق دستگاه ارسال کردند و مشاهده کردند که چگونه پلاسمون ها به فضای بین نانو مکعب فلزی و گرافن گسترش می یابند و فقط به حجم بسیار کم فشرده می شوند.

ایتای اپستین ، اولین نویسنده این تحقیق ، می گوید: “اصلی ترین مانعی که در این آزمایش با آن روبرو شدیم این بود که طول موج نور در محدوده مادون قرمز بسیار بزرگ است و مکعب ها نیز بسیار کوچک هستند ، حدود ۲۰۰ برابر کوچکتر ، بنابراین ایجاد تعامل با یکدیگر بسیار دشوار است. “

برای غلبه بر این ، آنها از یک پدیده خاص استفاده کردند – هنگامی که پلاسمون های گرافن با نانولوله ها ارتباط برقرار می کنند ، آنها می توانند یک تشدید مغناطیسی . اپستین می گوید ، “ویژگی منحصر به فرد تشدید مغناطیسی این است که می تواند به عنوان نوعی آنتن عمل کند که تفاوت بین ابعاد کوچک نانو مکعب و مقیاس بزرگ نور را ایجاد می کند.”

بنابراین ، تشدید ایجاد شده پلاسمونهای در حال حرکت بین مکعب و گرافن را در حجم بسیار کمی ، که ۱۰ میلیارد بار کوچکتر از حجم نور مادون قرمز منظم است ، حفظ کرد ، چیزی که قبلاً در حبس نوری به دست نیامده بود. علاوه بر این ، آنها توانستند ببینند که حفره مکعبی گرافن ، هنگام تعامل با نور ، به عنوان نوع جدیدی از آنتن نانو عمل می کند که قادر است نور مادون قرمز را بسیار کارآمد پراکنده کند.

نتایج این مطالعه برای زمینه سنجش مولکولی و بیولوژیکی بسیار مهم است ، که برای پزشکی ، بیوتکنولوژی ، بازرسی مواد غذایی و حتی امنیت مهم است ، زیرا این رویکرد قادر است زمینه نوری را به میزان قابل توجهی تشدید کرده و در نتیجه مواد مولکولی را تشخیص دهد. معمولاً به نور مادون قرمز پاسخ دهید.

پروفسور کوپنس می گوید ، “این دستاورد از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا به ما امکان می دهد حجم پلاسمون را تنظیم کنیم حالت برای ایجاد تعامل با ذرات کوچک ، مانند مولکول ها ما می دانیم که محدوده مادون قرمز و تراهرتز طیف نوری اطلاعات ارزشمندی را در مورد تشدید ارتعاشی مولکول ها فراهم می کند ، امکان تعامل و تشخیص مواد مولکولی را فراهم می کند و همچنین از این به عنوان نویدبخش استفاده می کند. فن آوری سنجش “

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.