2B ve yarı-2B malzemelerden yapılan ışık yayıcılar, şu anda nano-optoelektronikte büyük ilgi görüyor çünkü dielektrik tarama eksikliği, elektron-delik çiftlerinin (eksitonlar) çevrelerine inanılmaz derecede duyarlı olduğu anlamına geliyor. Bu, oldukça duyarlı fotosensörler ve elektrokimyasal sensörler gibi cihazlar yapmak için avantajlıdır.

Bir metal/dielektrik substrattaki bir metalin yüzeyine doğrudan bırakıldığında, bu yarı-2D malzemeler veya "nano-yayıcılar" tarafından yayılan ışık, yüzey plazmon polaritonlarını (SPP'ler) üretebilir. Bunlar, bir metal/dielektrik arayüzünde bulunan ve bunun boyunca bir dalga olarak yayılan hafif madde kuasipartikülleridir. Bir SPP, dielektrikte metal yüzeyinde (yüzey plazmon) elektrik yükünün salınımına bağlı bir elektromanyetik dalgadır (polariton). Sonuç olarak, YPP'ler hem maddeye hem de ışığa benzer özelliklere sahiptir.

Bir GES'in elektromanyetik alanı yakın alanla sınırlıdır. Bu, yoğunluğunun her ortama artan mesafe ile üstel olarak azalan, yalnızca metal/dielektrik arayüzünde var olduğu anlamına gelir. Bu, elektrik alanında büyük bir artışla sonuçlanır ve YPP'leri çevrelerine karşı inanılmaz derecede hassas hale getirir. Dahası, yakın alan ışığı alt dalga boyu uzunluk ölçeklerinde manipüle edilebilir.

Şimdiye kadar, SPP/nano-yayıcı sistemleri optik uzak alanda kapsamlı bir şekilde incelenmiştir, ancak kullanılan görüntüleme teknikleri kırınımla sınırlıdır ve önemli alt dalga boyu mekanizmaları görselleştirilemez. açıklanan yeni bir çalışmada Doğa İletişim, ABD'deki araştırmacılar, yakın alandaki nano-yayıcılardaki SPP'leri incelemek için uçla geliştirilmiş nanospektrosopi kullandılar. Bu, ekibin yayılan SPP'lerin uzamsal ve spektral özelliklerini görselleştirmesine izin verdi. Gerçekten de, araştırmaları heyecan verici yeni pratik plazmonik cihazlara yol açabilir.

Daha büyük her zaman daha iyi değildir

Son yıllarda, fotonik cihazlara ve bunların devrelere entegrasyonuna yönelik araştırmalar, endüstri ve akademide büyük ilgi görmektedir. Bunun nedeni, tamamen elektronik cihazlarla karşılaştırıldığında, fotonik cihazların daha yüksek enerji verimliliği ve daha hızlı çalışma hızları elde edebilmesidir.

Bununla birlikte, ana akım uygulamalarda fotonik elektroniği sollamadan önce aşılması gereken iki büyük zorluk vardır. Birincisi, tamamen fotonik cihazların daha büyük devreler oluşturmak için birbirine bağlanması zordur; diğeri ise, fotonik cihazların boyutunun, işledikleri ışığın dalga boyunun yaklaşık yarısından daha küçük yapılamamasıdır. İkincisi, cihaz boyutlarını modern transistörlerden çok daha büyük olan yaklaşık 500 nm ile sınırlar.

Bu sorunların her ikisi de, geleneksel ışık yerine GES'ler kullanarak çalışan cihazlar geliştirilerek çözülebilir. Bunun nedeni, YPP'lerin ışık benzeri özelliklerinin son derece hızlı cihaz çalışmasına izin vermesi, YPP'lerin madde benzeri özelliklerinin ise devrelere daha kolay entegrasyona ve kırınım sınırının altında çalışmaya izin vermesidir.

Bununla birlikte, pratik nano-elektronik tasarlamak için, YPP'lerin alt dalga boyu davranışlarının daha iyi anlaşılması gerekmektedir. Şimdi, Kiyoung JoPensilvanya Üniversitesi'nde bir doktora öğrencisi ve meslektaşları, uçla geliştirilmiş nanospektroskopi kullanarak SPP'ler üzerinde çalıştılar. Bu teknik, bir uzak alan spektrometresini bir atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile birleştirir.

Altın kaplamalı AFM ucu, yakın alanda ışığı saçarak, SPP'lerin spektrometre kullanılarak uzamsal ve spektral olarak görüntülenmesini sağlar. Numune, yarı-2D nanoplateletlerin (ışık yayıcı CdSe/Cd'nin nanometre ölçekli pulları) bir çözeltisinin döndürülerek kaplanmasıyla üretildi._xZn_1-XS) bir altın substrat üzerine ve daha sonra atomik katman biriktirme kullanılarak üstüne bir alüminyum oksit dielektrik biriktirme.

Nanoplateletler bir lazer kullanılarak uyarıldı ve ardından gelen ışık emisyonu, altın/alüminyum oksit arayüzü boyunca yayılan SPP'leri başlattı. Araştırmacılar, YPP'lerin yüzlerce mikrona kadar yayılabileceğini ve altın uç tarafından orijinal yolları boyunca geri yansıtılabileceğini gözlemlediler. Yansıma durumunda, gelen ve yansıyan YPP'ler birbirine müdahale ederek uç ile nanoplatelet arasında duran bir dalga oluşturur (bkz. şekil: "Yarı parçacık yansımaları"). Deneysel olarak, bunlar parabolik şekilli saçaklar olarak gözlendi.

Uç ile nanoplatelet arasındaki mesafe arttıkça, araştırmacılar elektrik alan yoğunluğunun periyodik olarak değiştiğini buldular. Bu, duran bir dalganın varlığını doğruladı ve nanoplatelet ve ucun nasıl bir tür boşluk gibi davrandığını gösterdi. Bununla birlikte, bilgisayar simülasyonları, saçakları gözlemlemek için hem uç hem de nanoplatelet gerekmesine rağmen, YPP'ler tarafından üretilen elektromanyetik alanın yalnızca bir tanesi ile mevcut olduğunu gösterdi ve bu, her ikisinin de YPP'leri başlatabildiğini doğruladı.

Polariton yoğuşması, süreklilikteki bağlı bir durumdan ortaya çıkar

Araştırmacılar ayrıca numune özelliklerinin SPP emisyonu üzerindeki etkisini de araştırdılar. Örneğin, saçakların yalnızca nanoplateletler "kenar yukarı" (substrat düzlemine dik) olduğunda meydana geldiğini ve uyarma lazerinin, manyetik alanı geliş düzlemine dik olacak şekilde polarize edildiğini (TM polarizasyonu) bulmuşlardır. . Sonuç olarak, uyarma lazerinin polarizasyonu, opto-elektronik cihazlar için önemli bir özellik olan GES'leri kolayca açıp kapatmak için bir "anahtar" olarak kullanılabilir. Ekip ayrıca, saçakların şeklinin, nano yayıcının dipol yönünü belirlemek için kullanılabileceğini, parabolik şeklin hafif bir eğime işaret ettiğini buldu (dairesel saçaklar, alt tabakanın düzlemine tam olarak 90 ° 'lik bir açıyı gösterir). .

Kalınlık, daha güçlü elektrik alanları sağlayan daha kalın nanoplateletler ve daha uzun SPP yayılma mesafeleriyle sonuçlanan daha kalın dielektrikler ile YPP'lerin özelliklerinde de önemli bir rol oynadı. Farklı dielektrik malzemeler (titanyum dioksit ve tek katmanlı tungsten diselenide) kullanan çalışmalar, artan elektrik alanı sınırlaması nedeniyle, daha büyük bir dielektrik geçirgenliğin daha uzun yayılma mesafeleriyle sonuçlandığını gösterdi. Yayılma mesafesi doğrudan YPP'ler tarafından enerji transferi ile ilişkili olduğundan, bunu bilmek önemlidir. Jo, "Bireysel nano ölçekli yayıcıların yakınında YPP'ler aracılığıyla alt dalga boyu ölçeğindeki enerji akışını buluyor, görselleştiriyor ve karakterize ediyoruz" diye özetliyor.

Ekip, uçla geliştirilmiş nanospektroskopinin, dipol oryantasyonu ve numune tasarımının etkileri gibi çeşitli özelliklerin belirlenmesine izin vererek, SPP sistemlerinde yakın alanın incelenmesi için güçlü bir araç olduğunu göstermiştir. "Eksitonik yarı iletkenlerde alt dalga boyu fotonik olayları görüntüleme ve inceleme yeteneği, [yakın alan taramalı optik mikroskopiyi] yarı iletken karakterizasyonunun yanı sıra temel çalışmalar için değerli bir araç haline getiriyor" diyor. Derin Jariwala, işi anlatan kağıtta sorumlu yazar. SPP sistemlerinin böylesine gelişmiş bir şekilde anlaşılması, pratik nano-optoelektronik cihazların geliştirilmesinde paha biçilmez olacaktır.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoAiStream. Web3 Veri Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• Adryenn Ashley ile Geleceği Basmak. Buradan Erişin.
• PREIPO® ile PRE-IPO Şirketlerinde Hisse Al ve Sat. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/surface-plasmon-polaritons-launched-by-nano-emitters-are-imaged-in-the-near-field/