پژوهشگران انگلیسی و ایتالیایی موفق به توسعهی دستگاهی شدند که از ترکیب نانولولههای کربنی و ذرات ریز طلا ساخته شدهاست. از این دستگاه میتوان در اجزای ادوات مخابرات نوری و لیزر استفاده کرد.
پرزهای نانولولههای کربنی عملکرد نوری را افزایش میدهند
پژوهشگران انگلیسی و ایتالیایی موفق به توسعهی دستگاهی شدند که از ترکیب نانولولههای کربنی و ذرات ریز طلا ساخته شدهاست. از این دستگاه میتوان در اجزای ادوات مخابرات نوری و لیزر استفاده کرد.
متامواد به آن دسته از مواد مصنوعی اطلاق میشود که حاوی آرایهای از ساختارهای بسیار کوچکی مانند میله یا حلقه هستند و در برابر نور یا امواج الکترومغناطیس از خود پاسخهای غیر معمول نشان میدهند؛ برای مثال یک متاماده میتواند دارای ضریب شکستی باشد که در مواد مختلف تغییر کند و حتی در برخی موارد این ضریب منفی باشد. هماکنون از این مواد در ساخت سوپرلنزها استفاده میشود اما این کار با محدودیتهایی روبهروست که یکی از آنها برهمکنش ضعیف آنها با نور است.
محققان دانشگاه ساتمپتون و مؤسسهی فناوری کاتانزارو راهی برای غلبه بر این مشکل یافتهاند؛ آنها برای این کار متامادهی هیبریدی ساختند که ترکیبی از متامادهی طلا و نانولولههای کربنی است. نتیجهی این کار نشان داد که پاسخ متاماده به نور افزایش قابل توجهی داشت و در واقع این متاماده در قیاس با دیگر متامواد تغییرات بسیار شدید و سریعی نسبت نور دارد. زمان پاسخ گویی این متاماده چند پیکوثانیه است؛ در حالی که بلورهای مایع در چند میکروثانیه پاسخ میدهند.
ساخت این نانوماده در دو مرحله اتفاق میافتد: ابتدا یک لایهی نازک و صاف از فلز طلا ایجاد میشود و سپس با تابش اتمها گالیم روی آن شیارهایی به عرض ۲۵ نانومتر ایجاد میشود، در ادامه این شیارها به مربعهایی تبدیل میشوند که هر ضلع آن ۵۰۰ نانومتر است؛ بهطوری که دو انتهای آن را باز میگذارند (همانند شکل). سپس روی این ماده را با نانولولههای کربنی میپوشانند و در نهایت آن را خشک میکنند و یک لایهی ۵۰ نانومتری روی ماده ایجاد میکنند. دلیل استفاده از نانولولههای کربنی خواص نوری غیر خطی منحصربهفرد آن است که با نور و پلاسمون برهمکنش میدهد. این ساختار به متاماده پلاسمونیک مشهور است؛ زیرا خواص نوری آن با پلاسمون سطحیاش گره خورده است.
از این ساختار میتوان در ساخت محدودکنندههای نوری استفاده کرد. این گروه در حال کار روی دیگر متامواد قابل کنترل غیر خطی هستند.
