سکوی جدید تحریک های ترکیبی از نور را در گرافن با بار زیاد ایجاد می کند – ScienceDaily


گرافن ، یک لایه کربن نازک اتمی که از طریق آن الکترونها می توانند تقریباً بدون مانع حرکت کنند ، از اولین جداسازی موفقیت آمیز بیش از 15 سال پیش به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. از جمله بسیاری از خصوصیات منحصر به فرد آن ، توانایی حفظ امواج الکترومغناطیسی بسیار بسته مرتبط با نوسانات بار الکترون – پلاریتونهای پلاسمون – است که به طور بالقوه کاربرد گسترده ای در فناوری نانو دارند ، از جمله حسگرهای زیستی ، اطلاعات کوانتومی و انرژی خورشیدی.

با این حال ، برای پشتیبانی از پلاریتونهای پلاسمون ، گرافن باید با اعمال ولتاژ به یک دروازه فلزی نزدیک شارژ شود ، که اندازه و پیچیدگی دستگاههای در مقیاس نانو را بسیار افزایش می دهد. محققان دانشگاه کلمبیا می گویند آنها به گرافن فعال پلاسمونی با تراکم بار رکورد بالا و بدون دروازه خارجی دست یافته اند. آنها با استفاده از یک انتقال بار میانی جدید با یک گیرنده الکترون دو بعدی معروف به a-RuCl به این مهم دست یافتند.3. این نظرسنجی اکنون بصورت آنلاین و به عنوان مقاله منبع آزاد در دسترس است و در شماره 9 دسامبر منتشر خواهد شد نامه های نانو.

جیمز هاون ، استاد مکانیک مهندسی وانگ فونگ-جن در مهندسی کلمبیا ، گفت: “این کار به ما امکان می دهد از گرافن به عنوان یک ماده پلاسمونی بدون درب فلزی یا منابع ولتاژ استفاده کنیم ، که ایجاد ساختارهای پلاسمونیک گرافن مستقل را برای اولین بار امکان پذیر می کند.”

همه مواد دارای ویژگی شناخته شده به عنوان یک تابع کار هستند که کمی محکم نگه داشتن الکترون را تعیین می کند. هنگامی که دو ماده مختلف با هم تماس پیدا می کنند ، الکترون ها از ماده با عملکرد عملیاتی کوچکتر به ماده با عملکرد عملیاتی بزرگتر منتقل می شوند و باعث می شود که اولی بار مثبت داشته و دومی منفی شارژ شود. این همان پدیده ای است که وقتی حباب را روی موهای خود می مالید یک بار ثابت ایجاد می کند.

a-RuCl3 در بین نانومواد بی نظیر است زیرا عملکرد بسیار بالایی دارد ، حتی در لایه لایه 2 بعدی با ضخامت یک یا چند اتم لایه برداری می شود. با دانستن این موضوع ، محققان از کلمبیا مقیاسهای اتمی متشکل از گرافن روی a-RuCl ایجاد کردند3. همانطور که انتظار می رفت ، الکترونها از گرافن خارج شدند ، و این باعث شد که رسانایی زیادی داشته باشد و توانایی پذیرش پلاریتونهای پلاسمون – بدون استفاده از دروازه خارجی – را داشته باشد.

استفاده از α-RuCl3 شارژ گرافن دو مزیت اصلی نسبت به آب بندی برق دارد. a-RuCl3 باعث شارژ بسیار بزرگتری نسبت به دروازه های برقی می شود که با شکستن سد عایق با گرافن محدود می شوند. علاوه بر این ، فاصله بین گرافن و الکترود زیرین کرکره مرز بین مناطق شارژ شده و بدون بار را به دلیل “محفظه میدان الکتریکی” محو می کند. این از تحقق خصوصیات بار شدید در گرافن و در امتداد لبه گرافن جلوگیری می کند ، که برای ظهور پدیده های جدید پلاسمونیک لازم است. در مقابل ، در لبه a-RuCl3، بار موجود در گرافن در مقیاس نزدیک اتمی به صفر می رسد.

دیمیتری باسوف ، رئیس دانشکده ، استاد دانشگاه ، گفت فیزیک. “بعلاوه ، از آنجا که a-RuCl3 – منبع شارژ الکترونیکی – در تماس مستقیم با گرافن است ، مرزهای بین مناطق شارژ شده و بدون بار در گرافن به صورت تیغ تیز است. این به ما امکان می دهد بازتابی آینه ای از پلاسمون از این لبه ها را مشاهده کنیم و پلاسمون های یک بعدی تاریخی دست نیافتنی را در لبه ایجاد کنیم که در امتداد لبه گرافن منتشر می شوند. تیم همچنین مرزهای تیز را در “حباب های نانو” مشاهده کرد ، جایی که آلاینده های محبوس بین دو لایه انتقال بار را مختل می کنند.

دانیل ریزو ، دانشجوی دکترا باسوف و نویسنده اصلی مقاله ، گفت: “ما بسیار هیجان زده بودیم که دیدیم چقدر چگالی بار گرافن به طور چشمگیری در این دستگاه ها تغییر می کند.” “کار ما اثبات یک مفهوم کنترل شارژ نانومتری است که در گذشته قلمرو خیال بود.”

کار در مرکز تحقیقات انرژی و مرزها برای مواد کوانتومی قابل برنامه ریزی انجام شد ، بودجه ای که توسط وزارت انرژی ایالات متحده و به رهبری Basov تأمین شد. این پروژه تحقیقاتی از امکانات مشترکی استفاده می کرد که توسط طرح نانو کلمبیا اداره می شد.

محققان اکنون در جستجوی مسیرهایی برای استفاده از حکاکی a-RuCl هستند3 به عنوان بستری برای تولید مدلهای سفارشی بارهای در مقیاس نانو در گرافن برای تنظیم دقیق رفتار پلاسمونیک با توجه به کاربردهای مختلف عملی. آنها همچنین امیدوارند که a-RuCl را نشان دهند3 می توان به طیف گسترده ای از مواد دو بعدی پیوند داد تا به رفتارهای جدیدی که نیاز به تراکم شارژ بسیار زیاد دارد و انتقال شارژ میانی نشان داده شده در نسخه های دستی آنهاست ، دسترسی پیدا کند.

هاون خاطرنشان کرد: “وقتی روش انتقال بار متوسط ​​ما با رویه های مدل سازی بستر 2D موجود ترکیب شود ، ما به راحتی می توانیم مدل های سفارشی بارگذاری گرافن در مقیاس نانو را تولید کنیم. این فرصت جدیدی را برای دستگاه های الکترونیکی و نوری جدید ایجاد می کند.”


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*