کنترل پلاسمونی خواص مگنتو اپتیکی نانوذرات فرومغناطیسی


پژوهشگران دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی با همکاری دانشگاه‌های سوئد و اسپانیا به بررسی نظری و آزمایشگاهی تأثیر تشدید پلاسمون‌های سطحی محلی (LSPR) بر روی خواص مگنتواپتیکی (MO) نانوذرات فرومغناطیسی پرداختند که منجر به کنترل پلاسمونی خواص مگنتواپتیکی نانوذرات فرومغناطیسی شده است.

 

دکتر توکل پاکیزه از دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی با همکاری پنج تن از استادان دانشگاه‌های صنعتی چالمرز، دانشگاه صنعتی KTH و دانشگاه گوتنبرگ از کشور سوئد و سه تن از محققان مرکز تحقیقاتی NanoGUNE CIC اسپانیا در یک پژوهش مشارکتی، به کنترل پلاسمونی خواص مگنتواپتیکی نانوذرات فرومغناطیسی از جمله نیکل (نانوفرومگنت‌ها) پرداختند.

 

دکتر پاکیزه در مصاحبه با بخش خبری ستاد ویژه توسعه فناوری، گفت: «این کار پژوهشی که منتج از یک برنامه پژوهشی بزرگتر و بین دانشگاهی بوده است؛ در 7 مرحله انجام گردید که به ترتیب عبارتند از: 1) تعریف مسئله و مطالعات اولیه و مرتبط با تحقیق صورت گرفته، 2) امکان سنجی در راستای پیاده‌سازی آزمایشگاهی و اندازه‌گیری‌های لازم، 3) بررسی نظری و روش‌های مدلسازی مسئله، 4) ساخت نانوساختارها به روش نانولیتوگرافی و اندازه‌گیری چرخش Kerr با دستگاهMOKE و 5)تحلیل نتایج بدست آمده، 6) مقایسه نتایج نظری با نتایج اندازه‌گیری‌ها و 7) جمع بندی و دسته بندی یافته‌ها جهت فهم فیزیکی و ارائه آنها.»

 

هدف از این کار، بررسی نظری و آزمایشگاهی تأثیر تشدید پلاسمون‌های سطحی محلی (LSPR) در نانوذراتی فرومغناطیسی همچون نیکل، کبالت و آهن بر روی خواص مگنتواپتیکی (MO) آنها از چرخش کر (Kerr) بوده است. چرخش Kerr، چرخش قطبش نور در حالت بازتاب از سطح یک ماده فرومغناطیس تحت اعمال میدان مغناطیس ساکن بوده که به اثر Kerr-rotation effect معروف است. 

 

دکتر پاکیزه به نوآوری‌ای که در این پژوهش انجام شده است اشاره کرد و افزود: «ایجاد امکان تغییر قابل ملاحظه در جهت چرخش Kerr به خاطر تشدید LSPR در نانوذرات نیکلی از ویژگی‌های نوآورانه این پژوهش بوده است. همچنین این امکان، یعنی تغییر چرخش مثبت به چرخش منفی، لاجرم باعث گذر از صفر برای اثر چرخش Kerr شده که قابل کنترل و مهندسی بوده و بنابراین پتانسیل بکارگیری در کاربردهای مختلف را دارد.»

 

شایان ذکر است که این کنترل مهندسی چرخش Kerr به عنوان یک اثر مگنتواپتیکی، بر اساس کنترل خاصیت پلاسمون‌ها در نانوذرات فرومغناطیسی از ویژگی‌هایی است که با استفاده از فناوری نانو امکانپذیر شده است.

 

وی در مورد نتایج بدست آمده از این پژوهش گفت: «نتایج اینکار به خوبی قابلیت کنترل و مهندسی چرخش قطبش نور بر اساس کنترل خاصیت تشدید پلاسمون‌ها در نانوذرات نیکلی را نشان می‌دهد. نتایج آزمایشگاهی و نظری به خوبی نشان داده‌اند که چرخش قطبش نور در نانودیسک‌های نیکلی (با قطر 95 نانومتر) وابسته به طول‌موج نور بوده و این چرخش از زوایای مثبت برای طول‌موج‌های کوچک‌تر به زاویای منفی برای طول‌موج‌های بزرگتر از طول‌موج تشدید پلاسمون‌ها در نانوذره‌ها سوئیچ می‌کند. بعلاوه، طول موج چرخش صفر قطبش به عنوان یک پارامتر قابل کنترل با ضریب شکست محیط اطراف نانوذرات مطرح شده و رفتار آن بررسی شده است.»

 

در این کار پژوهشی با ایجاد دو پدیده مگنتواپتیکی و تشدید پلاسمونی در یک نانوساختار ساده متشکل از نانوذرات فرومغناطیسی همچون نیکل، در حقیقت بحث جدیدی در این حوزه مطرح شده است که در پژوهش‌های قبلی، معمولاً برای حصول به بخشی از قابلیت‌های ذکر شده فوق، از ساختارها و یا نانوساختارهای پیچیده‌تری استفاده شده بود. نتایج این کار تحقیقاتی در مجله Nano Letters  در تاریخ 26 اکتبر سال 2011 منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات 5333 الی 5338 همین شماره مشاهده نمایند.