ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

سامانه‌ای برای دستکاری نانوذرات با نور

محققان هلندی و اتریشی سامانه‌‌ی نوری طراحی و ساخته‌اند که می‌توان از آن برای دستکاری نانوذرات با دقت بالا استفاده کرد.

بیش از 90 سال است که محققان به قانون عدم قطعیت پی برده‌اند؛ قانونی که موجب محدودیت بنیادین در دانستن موقعیت یک ذره کوانتومی می‌شود. اخیراً محققان دو دانشگاه در اروپا در حال کار روی طراحی و ساخت دام اپتومکانیکی قابل تنظیمی هستند که می‌توان از آن برای اندازه‌گیری و کنترل نانوذرات استفاده کرد.

از دام‌های نوری برای متمرکز کردن لیزر به‌منظور دستکاری ذرات با ابعاد میکرو و نانومقیاس استفاده می‌شود. چندی قبل آرتور اشکین موفق به دریافت جایزه‌ی نوبل برای طراحی و ساخت ابزاری در این حوزه شده‌است.

در این پروژه، محققان دانشگاه وین و دانشگاه صنعتی دلفت، حرکت شناوری نانوذرات در یک حفره‌ی بلوری فتونیک را کنترل و دستکاری کردند. جفت‌شدن این نانوذرات که در فاصله‌ی چند صدنانومتری یکدیگر قرار دارند و دستکاری آن‌ها با این سامانه، به محققان اجازه می‌دهد تا اندازه‌گیری با حساسیت بالا را در مورد حرکت نانوذرات انجام دهند.

در این پروژه محققان با استفاده از نیترید سیلیکون، بلوری را روی سطح زیرلایه سیلیکونی رشد دادند که فرکانس رزونانس 1538.72 نانومتر دارد. این ذرات در خلاء به فیبرنوری متصل می‌شوند. تابش لیزر 1064 نانومتری موجب به دام افتادن ذرات سیلیکای دی‌الکتریکی با قطر تقریبی 143 نانومتر در محل تماس دو پرتو می‌شود.

این گروه بلور فتونیک را در فاصله‌ی 310 نانومتر دورتر از ذره‌ی به‌دام افتاده قرار دادند. آن‌ها با استفاده از آیینه‌ی چندرنگی می‌توانند مسیر پرتوی که ذره را به دام می‌اندازد، کنترل کنند. آن‌ها همچنین نشان دادند که این سیستم هدررفت نوری بسیار کم و در نتیجه حساسیت بالایی دارد و می‌توان با حساسیت صد برابر بیشتر از روش‌های شناسایی رایج مورد استفاده قرار گیرد.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Near-field coupling of a levitated nanoparticle to a photonic crystal cavity در نشریه‌ی Optica به چاپ رسیده‌است.