استفاده از آرایه‌های نانولوله‌ای در ابزارهای نوری

آرایه‌های نانولوله‌های کربنی را می‌توان در ابزارهای نوری ماننند بلورهای نوری
پرتوی عمیق ماورای بنفش (deep-UV) و جاذب‌های کامل نور مرئی مورد استفاده قرار داد.
پژوهشگران دانشگاه لائونینا در رم و دانشگاه کمبریج در انگلستان خواص نوری آرایه‌های
دوبعدی نانولوله‌ها را مورد بررسی قرار داده‌اند.

انتظار می‌رود نانولوله‌های کربنی خواص نوری خوبی داشته باشند. بهعنوان نمونه
پژوهشگران قبلاً نشان داده‌اند که نانولوله‌ها، جاذب‌های اشباع‌پذیر خوبی در
لیزرهای فوق سریع هستند یا نانوآنتن‌هایی برای فرکانس‌های نوری می‌باشند. این پژوهش
جدید نشان داده‌ است که آرایه‌های منظم نانولوله‌های کربنی نیز می‌توانند همانند
بلورهای نوری عمل کنند.

یک بلور نوری را می‌توان به عنوان نیمه‌رسانایی برای فوتون‌ها تصور نمود. این
بلور، همانند همتای الکترونیکی خود، یک خلاء یا فاصله فوتونی دارد بدین معنا که
محدوده‌‌ای از فرکانس‌ها وجود دارند که انتشار فوتون در آنها ناممکن است.
تاکنون، بیشتر پژوهشگران در محدوده نزدیک به مادون قرمز و فرکانس‌های اپتیکی
تمرکز کرده‌اند.

هم‌اکنون این محققان، اولین مطالعات تئوری در مورد باند‌گپ‌های نوری کامل در
آرایه‌های متناوبِ نانولوله‌های کربنی هم‌راستا را انجام داده‌اند. بهعبارت
دیگر، این محققان پاسخ نوری آرایه‌های مربعی از نانولوله‌های کربنی چند دیواره‌ی
دوبعدی را تحت نور پلاریزه شده با مغناطیس متقاطع بررسی نموده‌اند. این کار
زمانی انجام می‌شود که نانولوله‌های کربنی در راستای طول خود، تحت تابش نور
پلاریزه قرار گیرند. زمانیکه آرایه‌های نانولوله‌ها با فاصله‌ای بین ۲۰ تا ۳۰
نانومتر از یکدیگر جدا شوند، پراکندگی براگ بسیار قوی مشاهده شده و باند‌گپ‌های
نوری در نور ماورای بنفش عمیق در محدوده ۲۵ تا ۳۵ الکترون‌ولت ظاهر می‌گردند.

به این ترتیب، مشاهداات حاکی از آن است که هر نوع دستکاری نوری در بلورهای نوری
در بخش مرئی طیف الکترومغناطیس را می‌توان با استفاده از آرایه‌های
نانولوله‌های کربنی چند دیواره به محدوده ماورای بنفش عمیق نیز تعمیم داد.

این پژوهشگران می‌گویند:”نانولوله‌های کربنی چند دیواره در فرکانس‌های مرئی نور
را جذب نموده و بنابراین برای ساخت بلورهای نوری مناسب نیستند. اما این ضریب
جذب بالا را می‌توان در طراحی یک ماده جدید بکار برد که به جای داشتن باندگپ
نوری که همه نور را بازتاب می‌کند، باند جذب نوری داشته باشد که تمام نورهای
اپتیکی رویداده را جذب نماید.”

نتایج این تحقیق در مجله ACS Nano منتشر شده‌است.