متخصصان نانواپتیک ایرانی با همکاری پژوهشگران دانشگاه سوئیس، با بررسی ویژگی‌های نانوآنتن‌ها، موفق به شناسایی مواد گوناگون در ساخت آنها شدند.
همکاری محققان ایرانی و سوئیسی در ساخت نانوآنتن
متخصصان نانواپتیک ایرانی با همکاری پژوهشگران دانشگاه سوئیس، با بررسی ویژگی‌های نانوآنتن‌ها، موفق به شناسایی مواد گوناگون در ساخت آنها شدند.
دکتر احمد محمدی، پژوهشگری از دانشگاه خلیج‌فارس است که فعالیت او در زمینه به کارگیری و بهبود روش‌های محاسباتی در شاخه‌های نانواپتیک و نانوفوتونیک است.
وی در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو گفت: «در پژوهش اخیر، به بررسی تاثیر جنس نانوذرات روی بهره کوانتومی و نرخ گسیل در طراحی نانوآنتن‌ها پرداخته‌ایم».
نانوآنتن‌ها در نانواپتیک، مشابه آنتن‌های معمولی در سیستم‌های مخابراتی و الکترونیکی هستند. طراحی نانوآنتن‌های مناسب مستلزم بررسی تاثیر پارامترهای مختلف نانوآنتن‌ها روی خواص اپتیکی بوده که در بیشتر موارد از نانوذرات طلا و نقره استفاده شده‌است. بنابراین یافتن موادی با کارایی مشابه در گستره طیفی مختلف، از جمله مسائل مهمی است که در نانوسیستم‌ها مطرح است.
دکتر محمدی، در پاسخ به چگونگی بررسی تاثیر جنس نانوذرات روی بهره کوانتومی و نرخ گسیل، گفت: «برای محاسبه توان تابشی مولکول از مدل کلاسیکی تابشی دوقطبی در مجاورت نانوساختارها استفاده شده‌است. انجام این کار نیاز به محاسبات پیچیده در حوزه الکترودینامیک کلاسیک دارد و از آن جایی که حل تحلیلی برای چنین ساختارهایی وجود ندارد، بنابراین از روش محاسباتی تفاضل متناهی دامنه زمان (FDTD) استفاده کرده‌ایم. حل مسائل سه بعدی با این روش به حافظه بسیار بالا و زمان محاسبه نسبتا طولانی نیازمند است. با توجه به این که نانوآنتن‌های مورد بررسی به شکل بیضی‌گون و دارای تقارن دورانی بوده‌اند، بنابراین با به کارگیری روش BOR-FDTD مسئله حاضر را به صورت تحلیلی به دو بعد کاهش داده و در نتیجه توانسته‌ایم این مدل‌سازی را با شبکه‌بندی بسیار ریز و دقت بالا روی کامپیوترهای در دسترس اجرا نماییم». استادیار دانشگاه خلیج‌فارس با بیان این مطلب که در این پژوهش از نانوذرات طلا، نقره، مس و آلومینیوم استفاده کرده و در هر مورد بهره کوانتومی و نرخ گسیل را در گستره فرابنفش تا فروسرخ محاسبه نموده‌ایم، افزود: «نتایج حاصل حاکی از آن است که طلا و مس برای استفاده در گستره طیفی فروسرخ، نقره در ناحیه مرئی و آلومینیوم در گستره فرابنفش مناسب هستند».
وی در ادامه اظهار داشت: «در این پژوهش نشان دادیم که با طراحی مناسب، می‌توان از مواد دیگر مانند مس و آلومینیوم نیز استفاده و بدین‌وسیله گستره کاربردهای نانوآنتن‌ها را افزایش دهیم. با طراحی مناسب نانوآنتن‌ها، می‌توان کاربرد این مواد را در موارد مختلف مانند نانوحسگرهای بسیار حساس، سلول‌های خورشیدی، طیف‌سنجی، افزایش فلورسانس ملکول‌ها و … افزایش داد».
بخش محاسباتی این طرح، به وسیله دکتر احمد محمدی (گروه فیزیک، دانشگاه خلیج‌فارس، ایران) و دکتر ماریو آجو (گروه نانواپتیک، دانشگاه ETH، زوریخ، سوئیس) انجام گرفته و بخش‌های ساخت و انجام آزمایش در گروه نانواپتیک در حال پیگیری است. کل پروژه نیز زیر نظر پروفسور وحید صندوقدار اداره می‌شود.
لازم به توضیح است که این تیم تحقیقاتی، پژوهش‌هایی در رابطه با تاثیر شکل، اندازه نانوذرات و فاصله بین آنها، بر خواص اپتیکی نانوآنتن‌ها نیز انجام داده‌اند و نشان داده‌اند که نانوآنتن‌های طلا به شکل بیضی‌گون با اندازه مناسب می‌توانند نرخ گسیل را تا چند هزار برابر افزایش دهند.
جزئیات این پژوهش در مجله Journal of Computational and Theoretical Nanoscience (جلد ۶، صفحات ۲۰۲۴–۲۰۳۰، سال ۲۰۰۹) منتشر شده‌است.
