|
دانشمندانی از ایرلند و آلمان با استفاده از نانوسیم‌های قرار داده‌شده روی یک
زیرلایه پلیمری انعطاف‌پذیر توانستند یک ساختار نانومقیاس کوکپذیر جدید را توسعه
دهند. این افزاره مهم به محققان اجازه خواهد داد تا از سیستم‌های محدود کلاسیکی به
قلمروی کوانتومی تازه‌ای از پلاریتون‌های پلاسمون سطحی، که برای کاربردهای فوتونیکی
مهم است، گذار پیدا کنند.
ساختارهای کوکپذیر برای مطالعه بیشتر در زمینه‌ای که به پلاسمونیک معروف است و یک
شاخه تازه فوتونیک می‌باشد، حیاتی هستند. استفاده‌های عملی از پلاسمون‌های پلاریتون
سطحی (SPPs) شامل گسترش روش‌های جدید طیف‌سنجی برای استفاده در علوم زیستی، مانند
تشدید پلاسمون سطحی، روش‌های فوق‌العاده حساس، از پراکندگی رامان افزوده سطحی گرفته
تا اپتیک زیر طول موجی و نیز فهم بنیادی از رفتار کوانتومی در مقیاس‌های نانو و مزو
می‌شود.
SPPها شبیه ذرات کوانتومی هستند که از برهم‌کنش نور با الکترون‌های رسانش فلز تولید
می‌شوند. پولاریتون‌های پلاسمون دارای یک قسمت نوری و یک قسمت موج الکترونی هستند و
خواصی را دارند که نه در فوتون‌ها دیده می‌شود و نه در اکسایتون‌ها. هنگامی که
SPPها با نانوساختارهای فلزی و فلزی – دی الکتریکی ادغام می‌شوند به افزاره‌های
نوینی در موجبری و دستکاری نور خواهیم رسید که با موجبرهای تخت و بلورهای فوتونیکی
تفاوت دارند. موجبرهای تخت و بلورهای فوتونیکی به صورت گسترده‌ای به عنوان مؤلفه‌های
اصلی افزاره‌های فوتونیکی مجتمع که عناصر ساختاری آنها از طول موج نور کوچک‌تراست
مورد مطالعه قرار گرفته‌اند.
هم اکنون دومینیک زرولا از دانشگاه Dublin و همکارانش از مؤسسه‌های مختلفی از آلمان
موفق به ساخت افزاره جدیدی شده‌اند که به آنها اجازه‌استفاده از خواص SPPهای تحریک
شده می‌دهد. این افزاره شامل یک آرایش دوره‌ای از سیم‌های فلزی کوانتومی با شکل
روبان روی یک زیرلایه پلیمری کشسان کوکپذیر است. زیبایی ساختار در این است که دوره
تناوب آن می‌تواند روی یک محدوده وسیعی از طول موج‌ها و زوایای فرود نور تنظیم گردد.
زرولا گفت: «در آزمایش‌های کلاسیکی تحریک مطلوب SPPها به توسط نور یک محدودیت طبیعی
در چیدمان اپتیکی وجود دارد که باعث می‌شود بر طبق رابطه پراکندگی SPP تنها یک
ترکیب برای طول موج نور و زاویه فرود وجود داشته باشد. ما برای اولین بار توانستیم
با به کارگیری این مواد سیم کوانتومی قابل کوک به طور موفقیت‌آمیزی SPPها را روی
ساختاری تحریک کنیم که این ساختار دارای دوره تناوب متغیر می‌باشد”.
جدای از کاربردهای اپتیکی مهم، این افزاره‌ها اجازه پاسخ دادن به سؤال‌های بنیادی
در مورد این شبه‌ذرات را به ما خواهند داد. این سؤال‌ها شامل جایگزیده‌سازی آنها،
تحریک مرتبه بالاتر، طول عمر و سرعت گرده می‌باشد.
این محققان قادر بودند که افزاره‌های خود را علاوه‌بر مواد نیم رسانا، شیشه یا فلز
روی زیرلایه‌های پلیمری انعطاف‌پذیر نیز بسازند. این قابلیت باعث تنظیم فاصله
نانوسیم‌های قرار داده‌شده‌در ساختار به توسط کشش مکانیکی خواهد شد.
زرولا اضافه کرد که این سیستم ممکن است که در آینده به عنوان اساس روش‌های جدید
طیف‌سنجی یا آشکارسازهای زیستی پلاسمونی استفاده شود.
نتایج این تحقیق در مجله Physical Review B گزارش شده‌است.
|
