ارائه راه حلی برای محدودیت پلاسمونیک

محققان گامی تازه برای استفاده بیشتر از پلاسمونیک برداشتند. یکی از موانع بر سر این راه، هدر رفتن مقداری از انرژی است که دلیل آن جذب توسط مواد مختلف است. اخیرا راهبرد جدیدی ارائه شده که در آن ادوات پلاسمونیک به شکلی طراحی می‌شوند که کمترین هدر رفتن انرژی را در پی داشته باشند.

محققان گامی تازه برای استفاده بیشتر از پلاسمونیک برداشتند. یکی از موانع
بر سر این راه، هدر رفتن مقداری از انرژی است که دلیل آن جذب توسط مواد
مختلف است. اخیرا راهبرد جدیدی ارائه شده که در آن ادوات پلاسمونیک به شکلی
طراحی می‌شوند که کمترین هدر رفتن انرژی را در پی داشته باشند.

با استفاده از اپتیک نانومقیاس یا پلاسمونیک می‌توان پا را فراتر از
محدودیت‌های نور گذاشت. در نانوپلاسمونیک، محققان با تبدیل فوتون آزاد به
نوسانات دانسیته بار تثبیت شده که به پلاسمون سطحی مشهور است، پرتو
نانومقیاس را متمرکز می‌کنند. این پلاسمون همانند یک آنتن رادیویی عمل
می‌کند.

هرچند که پیشرفت‌های زیادی در طراحی مواد انتقال دهنده تراهرتز انجام شده
است اما پلاسمونیک به‌دلیل جذب بالا توسط مواد مختلف و کاهش شدت آن، دارای
محدودیت فیزیکی است. بزرگترین مانع بر سر راه استفاده از پلاسمونیک هدر
رفتن در محدوده طول موج نور مرئی است.

 
سوتلانا بورهسکینا از دپارتمان شیمی دانشگاه بوستون می‌گوید مقادیر بالای هدر رفتن
نانوساختارهای پلاسمونیک موجب شده تا استفاده از آن محدود شود و فقط در حوزه‌هایی
نظیر حسگری مواد زیست شیمیایی یا طیف سنجی رامان از آن استفاده شود.

تحقیقات اخیر تیم سوتلانا بورهسکینا نشان می‌دهد که می‌توان عملکرد نانوادوات ساخته
شده از مواد پلاسمونیک نظیر طلا، نقره و آلومینیوم را بهبود داد. در دو مقاله تحت
عناوین “Molding the flow of light on the nanoscale: from vortex nanogears to
phase-operated plasmonic machinery و Electromagnetic Field Enhancement and
Spectrum Shaping through Plasmonically Integrated Optical Vortices که در نشریات
Nanoscale و Nano Letters به چاپ رسیده است محققان نشان دادند که می‌توان با روش
جدید نور را به دام انداخت و آن را دستکاری کرد.

سوتلانا بورهسکینا می‌گوید راهبرد ما با دیگر روش‌های رایج تفاوت اساسی دارد. در
روش‌های رایج ساختارهای پلاسمونیک مانند آنتن عمل می‌کنند اما ما از یک اصل
ترمودینامیکی استفاده کردیم که در آن برای تعیین مسیر حرکت یک سیال، مسیر آن را
دستکاری می‌کنند. جریان انرژی نوری به‌صورت گرداب‌های نور در می‌آید (همانند
تورنادو) به این شکل که نوک این گرداب به‌سمت نانوساختارهای پلاسمونیک است.
نانوساختارها می‌توانند به شکلی مهندسی شوند که گرداب‌ها را با به یک سمت مشخصی سوق
دهند که به آن انتقال نانودنده گردابی (VNTs) گفته می‌شود.

این طراحی جدید موجب کاهش مقدار هدر رفتن شده و مقادیر انرژی را افزایش می‌دهد.
محققان معتقدند که این پروژه می‌تواند راهبرد طراحی نانومدارات پلاسمونیک را تغییر
داده و منجر به درک بهتر فرآیندها و ادوات تولید، جذب و پردازش نور شود.