|
پلاسمونیک با توجه به کاربردهای وسیع و متنوع از رایانه‌های ابرسریع و میکروسکوپ‌های
نوری فوق‌العاده قوی، یکی از داغترین مباحث فناوری‌های نوین است. با این حال تا
کنون خواص پلاسمونیکی تنها به نانوساختارهای تشکیل دهنده فصل مشترک فلزات نجیب و دی
الکتریک‌ها محدود می‌شد. اما اخیرا محققان آزماشگاه ملی برکلی موفق شدند نشان دهند
که این خواص در نانوبلورهای نیم رسانا یا همان نقاط کوانتومی هم وجود دارد.
آنها نشان دادند که بر خلاف آنچه تاکنون تصور می‌شد، امکان ایجاد ایجاد تشدیدهای
موضعی پلاسمون‌های سطحی (LSPR) در نقاط کوانتومی نیز وجود دارد و این پدیده منحصر
به نانوساختارهای فلزی نمی‌شود. بنابر یافته‌های این محققان اصولا این پدیده در
تمامی نانوساختارها چنانچه دارای تعداد کافی حاملهای بار آزاد در فصل مشترک خود
باشند، قابل مشاهده است. به این ترتیب، دامنه مواد پلاسمونیکی به نیم رساناها هم
تعمیم می‌یابد و دو حوزه نانوساختارهای پلاسمونیکی با خواص فوتونیکی قابل تنظیم و
حوزه نقاط کوانتومی با خواص الکترونیکی قابل تنظیم در هم ادغام می‌شود.
جین و همکارانش با استفاده از روش تبادل یون در دمای اتاق، نقاط کوانتومی از جنس
سولفید مس ساختند. با این روش نانوبلورهای به‌دست آمده در یک حالت نسبی ظرفیت آزاد
قرار گرفته و ناخالصی‌های دلخواه به شکل کنترل شده و با استفاده از اکسیدان‌های
شیمیایی معمولی به آنها اضافه گردید. به این آنها توانستند پدیده LSPRs در محدوده
نزدیک به طیف الکترومغناطیسی فروسرخ مشاهده کنند.
به گفته جین، با توجه به امکان کنترل غلظت حاملهای بار آزاد در یک نیم رسانا از
طریق افزودن ناخالصی، دما و یا تغییر فاز، فرکانس و شدت LSPRs در نقاط کوانتومی به
شکل دینامیکی قابل کنترل خواهد بود. به‌عقیده جین، در آینده امکان یکپارچه‌سازی
نقاط کوانتومی در انواع مختلفی از ابزارهای فوتونیکی فیلمی و تراشه‌ای و نیز
استفاده از آنها در کاربردهای نوری از قبیل تصویر‌برداری vivo امکان‌پذیر خواهد شد.
به‌علاوه پیوند مدهای فوتونیکی و الکترونیکی در این نقاط، زمینه را برای کاربرد
آنها در پیل‌های خورشیدی فوتوولتائیک و فوتوسنتز مصنوعی فراهم خواهد کرد.
پلاسمونیک نقاط کوانتومی همچنین قابلیت‌های بسیار جالب توجهی در ارتباطات کوانتومی
و ابزارهای محاسباتی کوانتومی آینده خواهد داشت. استفاده از تک فوتون‌هایی به شکل
پلاسمون‌های کوانتیزه شده به سیستم‌های کوانتومی این امکان را می‌دهد تا اطلاعات را
با سرعتی نزدیک به سرعت نور مخابره کنند و این در مقایسه با سرعت الکترون و مقاومتی
که در سیستم‌های معمولی وجود دارد تحولی شگرف به‌شمار می‌آید.
جین و دیگر همکارانش هم اکنون در حال بررسی توانایی دیگر نقاط کوانتومی ساخته شده
از نیم رساناهایی از قبیل سلنید مس و ژرمانیوم تلورید هستند. آنها در نظر داردند در
درازمدت پلاسمونیک کوانتومی را به تمامی انواع نقاط کوانتومی تعمیم دهند.
گفتنی است حمایت از این طرح را وزارت علوم امریکا عهده دار است و گزارشی از آن در
نشریه Nature Materials طی مقاله‌ای با عنوان” تشدیدهای موضعی پلاسمون‌های سطحی
ناشی از حاملهای بار آزاد در نقاط کوانتومی ناخالصی دار ” منتشر شده است.
|
