پلت فرم جدید تحریک های ترکیبی از نور را در گرافن با بار زیاد ایجاد می کند


کار عظیم با واسطه عملکرد انتقال بار در گرافن /؟ – ساختارهای ناسازگار RuCl3 شرایط لازم را برای تولید پلاریتونهای پلاسمون بدون دوپینگ الکترواستاتیک یا شیمیایی فراهم می کند. این تصویر یک تصویر نزدیک میدان مادون قرمز مشخص از چنین ساختار متفاوتی را نشان می دهد ، که چندین نوسان پلاسمونیکی ناشی از دوپینگ متقابل قابل توجه لایه های سطحی گرافن / α-RuCl3 را نشان می دهد. اعتبار: دانیل جی دانشگاه ریتزو / کلمبیا

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 ای مورد مطالعه قرار گرفته است. از جمله بسیاری از ویژگی های منحصر به فرد آن ، توانایی آن در حفظ امواج الکترومغناطیسی بسیار محدود همراه با نوسانات بار الکترون است – پلاریتون های پلاسمون – 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 α-RuCl3 به این مهم دست یافتند. این نظرسنجی اکنون بصورت آنلاین و به عنوان مقاله دسترسی آزاد در دسترس است و در شماره 9 دسامبر منتشر خواهد شد نامه های نانو

جیمز هاون ، وانگ فونگ-جن ، استاد مهندسی مکانیک 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 ، 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 باشد 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.

α-RuCl3 در میان نانومواد بی نظیر است زیرا عملکرد بسیار بالایی دارد ، حتی در لایه های 2-D لایه ضخامت یک یا چند اتم. با دانستن این موضوع ، محققان در کلمبیا مقیاسهای اتمی متشکل از گرافن روی α-RuCl3 ایجاد کردند. همانطور که انتظار می رفت ، الکترون ها 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 برای شارژ گرافن دارای دو مزیت عمده نسبت به بسته شدن الکتریکی است. α-RuCl3 باعث بار بسیار بیشتری نسبت به دروازه های الکتریکی می شود ، که با شکستن مانع عایق بندی با گرافن محدود می شود. 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 α-RuCl3 ، بار گرافن در مقیاس نزدیک اتمی به صفر می رسد.

دیمیتری باسوف ، رئیس دانشکده ، استاد دانشگاه ، گفت فیزیک. “علاوه بر این ، زیرا α-RuCl3 – منبع شارژ الکترونیکی – در تماس مستقیم با گرافن است ، مرزهای بین مناطق باردار و بدون بار در گرافن کاملاً تیغ است. این به ما امکان می دهد بازتاب آینه پلاسمون را از لبه های آنها مشاهده کنیم و ایجاد کنیم از پلاسمون های یک بعدی تاریخی دست نیافتنی در لبه هایی که در امتداد لبه گرافن منتشر می شوند. “این 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 ، محقق دکترا باسوف و نویسنده اصلی مقاله ، گفت: “ما بسیار هیجان زده بودیم که دیدیم چگالی بار گرافن چگونه 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 به دنبال راه هایی برای استفاده از α-RuCl3 حکاکی شده به عنوان بستری برای تولید مدلهای سفارشی بارهای مقیاس نانو در گرافن برای تنظیم دقیق رفتار پلاسمون با توجه به کاربردهای مختلف عملی هستند. آنها همچنین امیدوارند که بتوانند نشان دهند که α-RuCl3 می تواند با طیف گسترده ای از مواد 2-D برای دستیابی به رفتارهای جدید مواد که به تراکم بار فوق العاده زیاد منتقل شده توسط انتقال شارژ میانی نشان داده شده در نسخه های دستی آنها ارتباط دارد. .

هاون خاطرنشان کرد: “هنگامی که تکنیک انتقال بار متوسط ​​ما با رویه های مدل سازی بستر 2-D موجود ترکیب شود ، ما می توانیم به راحتی مدلهای جداگانه ای از بارهای در مقیاس نانو را در گرافن تولید کنیم. این فرصت جدیدی را برای دستگاه های الکترونیکی و نوری جدید ایجاد می کند.


ماندن در جلوی منحنی با گرافن منحنی 3 بعدی


اطلاعات بیشتر:
Daniel J. Rizzo و همکاران ، پلاریتونهای انتقال دهنده پلاسمون در واسط های گرافن / α-RuCl3 ، نامه های نانو (2020) DOI: 10.1021 / acs.nanolett.0c03466

تهیه شده توسط دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه در دانشگاه کلمبیا

نقل قول: سکوی جدید تحریک های ترکیبی از نور را در گرافن پر بار ایجاد می کند (2020 ، 2 دسامبر) ، استخراج شده در 2 دسامبر سال 2020 از https://phys.org/news/2020-12-platform- هیبرید-ماده-نور -به شدت گرافن html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*