بررسی نانوسیم‌ها

محققان درحال حاضر درصدد استفاده از میکروسیالات، نقاط کوانتومی و پلاسمونیک هستند تا از آنها به عنوان پیمایشگر برای مطالعات نوری نانوساختارها با دقت فضایی 12 نانومتر استفاده کنند.

زمانی که نور به یک نوار فلزی تابیده می‌شود، امواج الکترونی موجود در سطح، آن را برانگیخته خواهد کرد. این پلاسمون سطحی دارای طول موجی کوتاهتر و دانسیته انرژی بالاتر از نور لیزر ورودی است. پلاسمون می‌تواند نور را محدود کرده، بطوری که تنها در سطح فلز به حرکت درآید. از این پدیده می‌توان در حوزه‌های مختلف نظیر تصویربرداری، حسگری و پردازش اطلاعات استفاده کرد. برای بهره‌گیری از این پدیده باید ابتدا بدانیم که در سطحی که فلز برانگیخته شده، دقیقا چه اتفاقی می‌افتد.

برای پاسخ به این سوال، پژوهشگران موسسه جوینت کوانتوم وارد عمل شده و تحقیقات دامنه‌داری را انجام دادند که نتایج آن در نشریه «Nature Communications» به چاپ رسیده است. در این مقاله محققان نشان دادند که یک نوار نازک فلزی از جنس نقره به طول 4 میکرون و عرض 100 نانومتر چگونه می‌درخشد.

در این پژوهش علاوه بر پلاسمونیک از میکروسیالی و نقاط کوانتومی نیز استفاده شد. میکروسیالی یک علم نوظهور است که بنیان آن حرکت مقدار چند نانولیتر از یک سیال از میان کانالی است که این سیستم خود روی تراشه‌ای قرار دارد. نقاط کوانتومی نیمه‌هادی‌های نانومقیاسی هستند که دارای حالت‌های انرژی ویژه‌ای هستند.

در این پژوهش محققان نقاط کوانتومی از جنس سلنید کادمیم را روی محلولی شناور کردند، بطوری که امکان کنترل جریان با استفاده از اعمال ولتاژ وجود داشت. نقاط کوانتومی بسوی نانوسیم‌ها به حرکت درآمدند و موجب برانگیختگی نانوسیم‌ها شدند. با استفاده از لیزر می‌توان این نقاط را برانگیخته کرد و این نقاط بعد از برانگیختگی نور قرمز بازنشر می‌دهند. این بازنشر می‌تواند سیم‌ها را برانگیخته کند. البته برانگیختگی به این بستگی دارد که نقاط کوانتومی در کجای نانوسیم قرار گرفته باشند. در انتهای نانوسیم بدلیل بالا بودن میدان الکتریکی، بیشترین نشر اتفاق خواهد افتاد.

با استفاده از دوربین CCD محققان موفق به تصویربرداری از نانوسیم شدند و با دقت 12 نانومتر از شدت میدان الکتریکی نانوسیم تصویربرداری کردند.