نانومواد

منبع نانو نور سفید برای تصویربرداری نانو نوری

منبع نانو نور سفید برای تصویربرداری نانو نوری

 

منبع نانو نور سفید برای تصویربرداری نانو نوری
نانو تمرکز پلاسمون در نور سفید برای تجزیه و تحلیل نانو کامل طیفی. (الف) شماتیک نانو تمرکز پلاسمون برای نانوآنالیز نور سفید و باند گپ طیفی. (B) شماتیک ساختار فلزی مخروطی که برای شبیه سازی استفاده می شود. (C) برهم نهی امواج با بردارهای مختلف موج. اعتبار: پیشرفتهای علمی ، doi: 10.1126 / sciadv.aba4179

منبع نانو نور سفید برای تصویربرداری نانو نوری منابع نانولایت بر اساس اکسیتون تشدید پلاسمونها در نزدیکی یک ساختار نانو فلزی تیز ، علاقه زیادی به تصویربرداری نانو نوری را به خود جلب کرده اند. با این حال ، پدیده تشدید فقط برای یک نوع طول موج که با پلاسمون ها طنین انداز است ، کار می کند. در مقایسه با تشدید پلاسمونیک ، روش جایگزینی نانو پلاسمون می تواند با تکثیر و فشرده سازی پلاسمون ها بر روی یک ساختار نانومتری فلزی مخروطی ، مستقل از طول موج ، به دلیل اتکا به انتشار ، منبع نور نوری تولید کند. در گزارش جدیدی در مورد پیشرفتهای علمی ، تاکایوکی اوماکوشی و یک تیم تحقیقاتی در فیزیک و شیمی کاربردی در ژاپن یک منبع نور نوری سفید را در سراسر محدوده نور مرئی از طریق فوکوس نانو پلاسمون ایجاد کردند. با استفاده از این فرآیند ، آنها تصویربرداری نانو باند گپ طیفی از نانولوله های کربنی (CNT) را نشان دادند. نمایش تجربی منبع نور نانوی سفید زمینه های مختلف تحقیقاتی را قادر می سازد تا به سمت نسل بعدی و فناوری های نانوفوتونیک پیشرفت کنند.

وجود چندین طول موج نور در یک حجم نانومتری محدود می تواند یک اثر نوری جالب توجه باشد. بنابراین ، nanolight منحصر به فرد با فراهم آوردن فرصت های تحقیق ، بستری امیدوار کننده برای زمینه های مختلف تحقیقاتی است. یک نمونه در طیف وسیعی از طول موج ها ، یا برهم کنش نور-نور بین طول موج های مختلف در مقیاس نانو را القا می کند. آنتن های نوری نقش مهمی در دهه های اخیر داشته اند برای محدود کردن نور در مقیاس نانو از طریق موضعی plasmon تشدید در ساختارهای نانو فلزی ، که منجر به تحقیقات بی سابقه ای در مورد نوری ، از جمله تقویت میدان نور می شود. از آنجا که طنین پلاسمون یک پدیده طنین انداز است ، بنابراین نمی تواند تولید نانورفتن باند پهن را تسهیل کند ، بنابراین ، در نتیجه ، تمرکز نانو بر روی پلاسمون به عنوان جایگزینی برای تولید منابع نور نانو توجه بیشتری پیدا کرده است. در طی فرآیند ، یک منبع نوری در مقیاس نانو می تواند با انتشار و تمرکز فوق العاده پلاریتونهای پلاسمون سطحی (SPP) در راس یک روبنای فلزی ، مخروطی. این کار منجر به افزایش عظیم میدان نور در مقیاس نانو ، در راس شد و منجر به روشنایی بدون پس زمینه. دانشمندان خاصیت پهنای باند حاصل را بهم پیوسته برای مخلوط کردن چهار موج با بازده تبدیل غیرخطی بالا کشف کرده اند. منبع نور باند پهن با نانوسیم پلاسمون ابزاری قدرتمند در زمینه های مختلف تحقیقاتی است.

منبع نانو نور سفید برای تصویربرداری نانو نوری ویژگی پهنای باند کانونی نانو پلاسمون توسط شبیه سازی FDTD ارزیابی شده است. (الف) نقشه های توزیع میدان الکتریکی در مجاورت راس ساختار نقره ای مخروطی تولید شده توسط شبیه سازی های FDTD. میله های مقیاس ، ۱۰۰ نانومتر. شکاف جفت کننده پلاسمون ، جایی که نور سفید روشن شده است ، همانطور که از قاب خارج است ، نشان داده نمی شود. (B) طیف نزدیک به میدان شبیه سازی شده ۶ نانومتر زیر راس را تشخیص می دهد. اعتبار: پیشرفتهای علمی ، doi: 10.1126 / sciadv.aba4179

در این کار ، Umakoshi و همکاران. یک منبع نانوسیمای سفید را در سراسر محدوده قابل مشاهده طول موج معرفی کرد – تولید شده توسط نانو کانونی پلاسمون . آنها تصویربرداری نوری باند گپ انرژی پهنای باند را از نانولوله های کربنی با استفاده از منبع نور نانورود نشان دادند. اگرچه نانو کانونی پلاسمون می تواند در یک محدوده طول موج گسترده هیجان زده شود ، اما محققان به دلیل محدودیت مواد تشکیل دهنده ساختار مخروطی ، آن را فقط در محدوده نزدیک مادون قرمز استفاده کرده اند. آنها از طلا به عنوان ماده ای برای تشکیل ساختارهای مخروطی مخروطی استفاده کرده بودند و افت اهمی کمتری داشتند ، اما چنین آزمایشاتی در محدوده مادون قرمز باقی مانده و در مرئی و فرابنفش نیست دامنه. اوماکوشی و همکاران همچنین اخیراً یک روش ساخت کارآمد برای تشکیل ساختارهای فلزی مخروطی ایجاد کرده است بر اساس تبخیر حرارتی ، جایی که این سازه شامل یک کنسول سیلیکونی تجاری با نوک هرمی بود. آنها با استفاده از سطح هرم به عنوان پایه ، مخروطی فلزی دو بعدی به دست آوردند و یک پوشش فلزی بسیار صاف ایجاد کردند که برای انواع مختلفی از فلزات از جمله نقره قابل استفاده است. با استفاده از مخروط نقره ، این تیم نانو تمرکز پلاسمون بسیار کارآمد با ۱۰۰ درصد قابلیت تکرار در ۶۴۲ نانومتر را بدست آورد و نانو کانونی پلاسمون سفید را در طیف گسترده ای از طول موج های قابل مشاهده انجام داد.

منبع نانو نور سفید برای تصویربرداری نانو نوری
ساخت یک سازه نقره ای مخروطی بر روی نوک کنسول. (الف) شماتیک فرآیند ساخت سازه نقره ای مخروطی بر روی نوک کنسول. (B) تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از ساختار نقره ای مخروطی ساخته شده در نوک کانتینر. این حفره نمای جانبی لایه نقره ای را نشان می دهد. میله های مقیاس ، ۲ میکرومتر (درون ، ۲۰۰ نانومتر). اعتبار: پیشرفتهای علمی ، doi: 10.1126 / sciadv.aba4179

طراحی و مهندسی یک ساختار فلزی مخروطی برای نانو کانونی پلاسمون پهن باند

اوماکوشی و همکاران یک ساختار فلزی مخروطی ایجاد کرد تا منبع نانورفت سفید پهن باند را روی نوک هرمی سیلیکونی اکسید شده با یک لایه نازک نقره ای پوشش داده شده روی سطح هرم ایجاد کند. آنها با استفاده از یک شکاف ۲۰۰ نانومتری نقره نور را در محدوده مرئی جفت کردند و توزیع میدان الکتریکی را در مجاورت راس در طول موج های تحریک چندگانه با استفاده از دامنه با اختلاف زمان محدود (FDTD). این تیم میدان های الکتریکی قوی محدود شده در انتهای راس را در طول موج های تحریک از ۴۶۰ نانومتر تا ۱۲۰۰ نانومتر مشاهده کردند. این کار نشان داد که چگونه شکافی به عرض ۲۰۰ نانومتر یک منبع نانو نور پهنای باند را در سراسر منطقه قابل مشاهده ایجاد می کند تا حتی به منطقه نزدیک مادون قرمز برسد. در طی مراحل ساخت ، دانشمندان از یک نوک کانتیلیک سیلیکونی موجود در بازار با شکل هرمی استفاده کردند. آنها نایلون سیلیکون را اکسید کرده و یک پوشش نقره ای صاف از ناهمواری سطح ۱ نانومتر را به در هنگام انتشار SPP (پلاسمون پلاسمون سطحی) ، اتلاف انرژی را کاهش دهید.

منبع نانو نور سفید برای تصویربرداری نانو نوری
مشاهده نوری منبع نور نانور سفید تولید شده از طریق تمرکز نانو در پلاسمون. (الف) تصویری نوری از یک ساختار نقره ای مخروطی تحت نور توسط لیزر supercontinuum در شکاف آن. محل مرزهای نوک و همچنین شکاف با خطوط خط خورده نشان داده می شود. این حفره تصویر بزرگنمایی شده از راس را نشان می دهد. قطبی شدن حادثه در شکاف طبیعی است که با فلش نشان داده شده است. (B و C) تصاویر نوری از همان ساختار نقره ای مخروطی با نور لیزر فوق پیوسته در قطبش های حادثه ای مختلف ، همانطور که با فلش نشان داده شده است. (D) نمودار قطبی شدت نقطه نور در راس با توجه به قطبی شدن حادثه ؛ ۰ و ۹۰ درجه به ترتیب با قطبشهای موازی و عمود مطابقت دارند. (E) تصاویر نوری از ساختار نقره ای مخروطی که با لیزر فوق پیوسته روشن می شود و از طریق یک سری فیلترهای باند گذر نشان داده می شود که با طول موج های مرکزی نشان داده می شوند. (F) طیف پراکندگی نقطه نوری در راس ساختار نقره ای مخروطی. a.u ، واحدهای دلخواه. (G) طیف نزدیک میدان شبیه سازی شده در راس نوک محاسبه شده است. میله های مقیاس ، ۲ میکرومتر (A و E). اعتبار: پیشرفتهای علمی ، doi: 10.1126 / sciadv.aba4179

تولید منبع نور سفید از طریق نانو تمرکز پلاسمون و انجام تصویربرداری باند گپ طیفی

برای درک روند تولید نور سفید محدود از طریق ساختار مخروطی مبتنی بر نانو تمرکز پلاسمون ، تیم تحقیقاتی ساختار شکاف را با یک منسجم لیزر فوق پیوسته که در طیف وسیعی از طول موج ها گسترش یافته است . وقتی قطب حادثه عمود بر شکاف بود ، آنها بهترین توافق را در تنظیم با توافق با شبیه سازی ها نشان دادند. با کوتاه شدن طول موج ، بازده پراکندگی افزایش می یابد. بنابراین ، تیم به طور آزمایشی شدت بیشتری را در محدوده طول موج کوتاهتر مشاهده کرد.

آنها برای انجام نانوآنالیز طیفی CNT ها (نانولوله های کربنی) از منبع نور سفید متمرکز در پلاسمون استفاده کردند. منبع نور نوری سفید که در نوک راس قرار دارد ، در طول آزمایش با بسته های CNT حاوی باند گپ های متعدد تعامل دارد. سیگنال پراکندگی در طول آزمایش افزایش یافت تا فوتونهایی را با همان انرژی که با بندهای CNT مطابقت دارد نشان دهد. اوماکوشی و همکاران سپس این روش را با طیف سنجی رامان ترکیب کرد تا دستکاری نمونه CNT.

منبع نانو نور سفید برای تصویربرداری نانو نوری
نانو تصویربرداری نوری از CNT ها با استفاده از منبع نانو نور سفید. (A) یک تصویر AFM از بسته های CNT. ساختارهای مشاهده شده در قسمت های سمت چپ و راست تصویر ، CNT های فلزی (m-CNT) و نیمه رسانای (s-CNTs) هستند که در طی مراحل آماده سازی نمونه مشخص شده اند. نوار مقیاس ، ۱۰۰ نانومتر. (B) طیف های نزدیک میدان s-CNTs و m-CNTs ، به دست آمده از مکان های نشان داده شده توسط صلیب های آبی و قرمز ، به ترتیب در (A). (C) طیف های نزدیک به میدان پیکسل به پیکسل در امتداد خط نقطه چین در (A) بدست می آورند. (D تا F) تصاویر Bandgap به ترتیب در ۶۲۰ ، ۶۸۰ و ۷۳۰ نانومتر ساخته شده اند. میله های مقیاس ، ۱۰۰ نانومتر. اعتبار: پیشرفتهای علمی ، doi: 10.1126 / sciadv.aba4179

منبع نور سفید متمرکز در پلاسمون در این کار یک حالت اساسی و م effectiveثر برای نور برای تصویربرداری نانو است. این کار زمینه را برای کاربردهای مختلف ، از جمله کاوش بیومولکول ها برای درک خواص جذب آنها در وضوح مکانی در مقیاس نانو فراهم می کند. یک منبع نانولایت پهنای باند مادون قرمز میانی نیز در سراسر علوم مواد و زیست شناسی مولکولی تولید خواهد شد. این روش همچنین می تواند توانایی تحلیلی طیف سنجی رامان سطح یافته را برای بررسی ارتعاشات مولکولی تقویت کند.

به این ترتیب ، تاکایوکی اوماکوشی و همکارانش با استفاده از فوکوس نانو پلاسمون جهت انجام نانو تجزیه و تحلیل نانولوله های کربنی ، منبع نانورایت سفید در راس ساختار نقره ای مخروطی ایجاد کردند. این تیم یک ساختار مخروطی طراحی و مهندسی کرده است که باعث ایجاد کانونی نانو در یک طیف وسیع از طول موج می شود. تکنیک Bandgap طیفی کاربردهای گسترده ای در مقیاس نانو در سراسر علوم مواد و تحقیقات بیولوژیکی خواهد داشت. کار به نمایش درآمده تنها یک نمونه واحد است ، با کاربردهای متنوع و مبتنی بر یک ابزار نوری قدرتمند و اساسی در مقیاس نانو با انعطاف پذیری عالی طول موج.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

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

همچنین ببینید
بستن
دکمه بازگشت به بالا