Dolar 9,2934
Euro 10,8291
Altın 531,11
BİST 1.426
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

Akustik Grafen Plazmonlar Atılım Optoelektronik Uygulamalar için Yol Açıyor

24.03.2021
158
Akustik Grafen Plazmonlar Atılım Optoelektronik Uygulamalar için Yol Açıyor
Orta kızılötesi optik dalgaların ilk görüntüleri, son derece hassas saçılma tipi taramalı yakın alan optik mikroskobu kullanılarak 1.000 kez sıkıştırıldı.

KAIST yurtiçi ve yurtdışındaki araştırmacılar ve işbirlikçileri, akustiğin doğrudan yakın alan optik görüntülemesi için yeni bir metodolojiyi başarıyla gösterdiler. grafen plazmon alanları. Bu strateji, gelişmiş ışık-madde etkileşimleri ve daha düşük yayılma kaybı ile yeni nesil, yüksek performanslı, grafen tabanlı optoelektronik cihazlarda akustik grafen plazmon platformlarının pratik uygulamaları için bir atılım sağlayacaktır.

Yakın zamanda, grafen plazmonlarının – grafen içindeki elektromanyetik ışık dalgalarına bağlı serbest elektronların toplu salınımları – grafeni metal bir tabakadan ayıran çok ince bir dielektrik katman içindeki optik dalgaları yakalamak ve sıkıştırmak için kullanılabileceği kanıtlandı. Böyle bir konfigürasyonda, grafenin iletim elektronları metale “yansıtılır”, bu nedenle ışık dalgaları grafendeki elektronları “ittiğinde”, metaldeki görüntü yükleri de salınmaya başlar. Bu yeni tip toplu elektronik salınım modu ‘akustik grafen plazmon (AGP)’ olarak adlandırılır.

AGP’nin varlığı daha önce yalnızca uzak alan kızılötesi spektroskopi ve foto-akım haritalama gibi dolaylı yöntemlerle gözlemlenebiliyordu. Bu dolaylı gözlem, araştırmacıların nanometre inceliğindeki yapılar içindeki optik dalgaların güçlü bir şekilde sıkıştırılması için ödemek zorunda oldukları bedeldi. Cihazın dışındaki elektromanyetik alanların yoğunluğunun, AGP’nin doğrudan yakın alan optik görüntülemesi için yetersiz olduğuna inanılıyordu.

Bu sınırlamalardan etkilenen üç araştırma grubu, gelişmiş nanofabrikasyon yöntemlerini kullanarak benzersiz bir deneysel tekniği bir araya getirmek için çabalarını birleştirdi.

Doktora Sonrası Araştırmacı Sergey G. Menabde (Solda) ve Profesör Min Seok Jang (Sağda). Kredi bilgileri: KAIST

Elektrik Mühendisliği Okulu’ndan Profesör Min Seok Jang liderliğindeki bir KAIST araştırma ekibi, nanometre inceliğinde yayılan AGP dalgalarının optik alanlarını doğrudan ölçmek için son derece hassas saçılma tipi taramalı yakın alan optik mikroskobu (s-SNOM) kullandı. orta kızılötesi ışığın ilk kez bin kat sıkıştırılmasını görselleştiren waveguide.

Profesör Jang ve grubundaki doktora sonrası araştırmacı Sergey G. Menabde, hızla bozulan ancak grafenin üzerinde her zaman mevcut olan elektrik alanından yararlanarak AGP dalgalarının doğrudan görüntülerini başarıyla elde etti. AGP’lerin, enerjilerinin çoğu grafenin altındaki dielektrik içinde akarken bile tespit edilebildiğini gösterdiler.

Bu, plazmonik dalgaların daha uzun mesafelerde yayılabildiği nano dalga kılavuzlarının içindeki ultra pürüzsüz yüzeyler nedeniyle mümkün oldu. Araştırmacılar tarafından araştırılan AGP modu, benzer koşullar altında grafen yüzey plazmonuna kıyasla 2,3 kat daha sınırlıydı ve normalize edilmiş yayılma uzunluğu açısından 1,4 kat daha yüksek bir liyakat rakamı sergiledi.

Deneyde kullanılan dalga kılavuzlarının bu ultra pürüzsüz nanoyapıları, Profesör Sang-Hyun Oh ve Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü’nden doktora sonrası araştırmacı In-Ho Lee tarafından bir şablon sıyırma yöntemi kullanılarak oluşturuldu. Minnesota.

Sungkyunkwan Üniversitesi Temel Bilimler Enstitüsü’nün (IBS) Entegre Nanoyapı Fiziği Merkezi’ndeki (CINAP) Profesör Young Hee Lee ve araştırmacıları, grafeni monokristal bir yapı ile sentezlediler ve bu yüksek kaliteli, geniş alanlı grafen, düşük kayıp plazmonik yayılma.

Birçok önemli organik molekülün kimyasal ve fiziksel özellikleri, orta kızılötesi spektrumdaki absorpsiyon imzaları ile tespit edilebilir ve değerlendirilebilir. Bununla birlikte, geleneksel saptama yöntemleri, başarılı algılama için çok sayıda moleküle ihtiyaç duyarken, ultra sıkıştırılmış AGP alanları, mikroskobik düzeyde güçlü ışık-madde etkileşimleri sağlayabilir, böylece algılama hassasiyetini tek bir moleküle kadar önemli ölçüde geliştirebilir.

Dahası, Profesör Jang ve ekibi tarafından yürütülen çalışma, orta kızılötesi AGP’lerin, alanlarının çoğunlukla dielektrik içinde sınırlı olması nedeniyle, grafendeki kayıplara doğal olarak daha az duyarlı olduğunu gösterdi. Araştırma ekibinin rapor ettiği sonuçlar, AGP’lerin, metasurfler, optik anahtarlar, fotovoltaikler ve kızılötesi frekanslarda çalışan diğer optoelektronik uygulamalar gibi grafende tipik olarak daha yüksek absorpsiyon oranlarından muzdarip olan elektriksel olarak ayarlanabilen grafen tabanlı optoelektronik cihazlar için umut verici bir platform haline gelebileceğini gösteriyor.

Profesör Jang, “Araştırmamız, akustik grafen plazmonlarının ultra sıkıştırılmış elektromanyetik alanlarına yakın alan optik mikroskopi yöntemleriyle doğrudan erişilebildiğini ortaya çıkardı. Umarım bu farkındalık diğer araştırmacıları, güçlü ışık-madde etkileşimlerine ve daha düşük yayılma kaybına ihtiyaç duyulan çeşitli problemlere AGP’leri uygulama konusunda motive eder. ”

Referans: Sergey G. Menabde, In-Ho Lee, Sanghyub Lee, Heonhak Ha, Jacob T. Heiden, Daehan Yoo, Teun-Teun Kim tarafından “Kimyasal buhar biriktirme ile büyütülen geniş alan grafende akustik plazmonların gerçek uzayda görüntülenmesi” , Tony Low, Young Hee Lee, Sang-Hyun Oh ve Min Seok Jang, 19 Şubat 2021, Doğa İletişimi.
DOI: 10.1038 / s41467-021-21193-5

Bu araştırma, öncelikle Samsung Electronics’in Samsung Araştırma Finansmanı ve Kuluçka Merkezi tarafından finanse edildi. Kore Ulusal Araştırma Vakfı (NRF), ABD Ulusal Bilim Vakfı (NSF), Samsung Küresel Araştırma Sosyal Yardım Programı (GRO) Programı ve Kore Temel Bilimler Enstitüsü (IBS) de çalışmayı destekledi.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.