پژوهشگران دانشگاه بیرمنگام در انگلستان با همکاری محققانی در دانشگاه پلی تکنیک نورث وسترن چین فرآیند جفت شدن مودهای پلاسمون را در دیمرهای نامتقارن نانوذرات توضیح دادند. این کار می‌تواند برای توسعه نانومواد نوری که در طیف مرئی امواج الکترومغناطیس حضور دارند مفید باشد.
بررسی جفت شدن مودهای پلاسمون در نانوذرات نامتقارن
پژوهشگران دانشگاه بیرمنگام در انگلستان با همکاری محققانی در دانشگاه پلی تکنیک نورث وسترن چین فرآیند جفت شدن مودهای پلاسمون را در دیمرهای نامتقارن نانوذرات توضیح دادند. این کار می‌تواند برای توسعه نانومواد نوری که در طیف مرئی امواج الکترومغناطیس حضور دارند مفید باشد.
روی جانستون، رهبر این تیم تحقیقاتی می‌گوید ما معتقدیم که نتایج این پروژه می‌تواند در مطالعات نظری و تجربی آتی پیرامون نانوساختارهای پلاسمونیک نامتقارن مفید باشد. نانوساختارهای فلزی یکی از اجزای کلیدی در بیشتر ادوات نانومقیاس هستند، ادواتی نظیر الکترودها، سیستم‌های مغناطیسی، ذخیره‌کننده‌های اطلاعات و دستگاه‌های فتونیک. خواص نوری این مواد بهطور مستقیم به رزونانس پلاسمون سطحی منطقه ای (LSPR) مرتبط است. این خواص به برانگیختگی الکترون‌های لایه هدایت در سطح فلزات وابسته هستند.
میدان الکترومغناطیس دربرگیرنده نانوذرات فلزی با استفاده از پرتوهای نوری با فرکانسی نزدیک به فرکانس رزونانس پلاسمون برانگیخته می‌شوند. این پدیده را می‌توان با تابع موج اتم‌های ساده مقایسه کرد. پژوهشگران می‌گویند همانند اتم‌ها در مولکول و مواد جامد، نانوذرات فلزی را می‌توان به‌نحوی متجمع کرد که بتوان از آنها نانوخوشه‌های پلاسمونیک جدید نظیر دیمرها، تری‌مری‌ها، تترامرها و غیره تولید نمود. هر یک از این خوشه‌ها خواص منحصر به‌فرد خود را دارند.
محققان برای توضیح این مدها از برهمکنش دوقطبی-دوقطبی استفاده می‌کنند که در آن دو نوسان کننده با هم جفت می‌شوند. در این حالت دو کره فلزی مجاور هم که دارای کمترین انرژی رزونانس هستند، با یکدیگر موازی خواهند بود. چنین شرایط موجب می‌شود تا پیک جذب در طیف نوری این مواد به سمت نواحی قرمز انتقال پیدا کند. در انرژی بالای رزونانس، دوقطبی‌های جفت شده یکدیگر را کنسل می‌کنند که در این حالت ممنتوم قطبی نهایی صفر خواهد بود. در این حالت برهمکنشی با نور اتفاق نمی‌افتد و در نهایت هیچ اثری در طیف جذبی جفت ذره مشاهده نخواهد شد.
چنین توضیح موجب افزایش درک ما از خواص الکترومغناطیسی مواد پلاسمونیک خواهد شد هرچند هنوز جای خالی یک توضیح کامل احساس می‌شود. به‌همین دلیل است که محققان تصمیم گرفتند روی ذرات دیمر نامتقارن مطالعه کنند. این تیم تحقیقاتی از روشی موسوم به “دامنه تفاوت محسوس زمانی” برای محاسبه چگونگی پاسخ نانوساختارهای پلاسمونیک از جنس نقره، طلا و مس در برابر نور استفاده کردند. این نانوذرات قطری برابر ۶۰ نانومتر داشته و فاصله هر یک از هم ۳ تا ۱۵ نانومتر است.
نتایج این تحقیق در نشریه AIP Advances به چاپ رسیده است.
