مطالب تخصصی و فوق تخصصی (برق _الکترونیک) و (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)

_ بخش نانو پلاسمونیکو اُلگوی نانو الکترونیک

اُلگوی نانو پلاسمونیکو تغییرات اندک در دی الکتریکِ اطراف نانو حجم

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

نکته : تغیرات اندک در دی الکتریکِ اطراف نانو حجم، بر روی تشدید پلاسمون‌های سطحی اثر می‌گذارد، به طوری که این تغییرات خود را در میزان پرتو پراکنده شده ، پرتو جذب شده و یا تغییر طول موج آن نشان می‌دهد.

در ساختمان تشکیل دهنده نانو ساختار‌های ( نانو پلاسمونیک) حجم ایجاد شده میدان الکترومغناطیسی به صورت موضعی ، فشرده و بهبود یافته است. نانو ساختار به عنوان هر ساختار با یک یا چند بعد تعریف می‌شود و در محدوده مقیاس نانو متر اندازه گیری می‌شود. نانو ساختار‌ها به مواد یا سازه‌هایی اطلاق می‌شوند که حداقل یک بعد بین 1 تا 100 نانو متر داشته باشند. اهمیت مقیاس نانو در تغییر خواص و ویژگیهای مواد در این ابعاد است. خواصی مانند رسانایی الکتریکی، خواص الکترو مغناطیسی و غیره. شروع تغییر خواص مواد با کوچکسازی آن بیش از هر چیز به نوع ماده و خاصیت مورد نظر بستگی دارد. به عنوان مثال با کوچک شدن ابعاد یک ماده، عموما برخی از خواص الکترو مغناطیسی نانو مولکولی مواد مانند رسانایی ذرات نانو در مواد بهبود مییابد. این افزایش استحکام تنها در محدوده چند نانومتر اتفاق نمیافتد و ممکن است استحکام مادهای چند ده و حتی صد نانومتری نیز بسیار بیشتر از ماده توده‌‌‌ای بزرگ مقیاس باشد. با استفاده از مشخصه‌های اپتیکی می‌توان این تغییرات را اندازه گیری کرد. نوسان الکترون‌های سطحی و میدان الکتریکی اطراف آنها را در تشدید پلاسمون‌های سطحی موضعی نشان می‌دهد.

به عنوان مثال با کوچک شدن ابعاد یک ماده نانو ساختار‌های ( نانو پلاسمونیک) ، عموما برخی از خواص مکانیکی مواد مانند استحکام بهبود مییابد. این افزایش استحکام تنها در محدوده چند نانومتر اتفاق نمیافتد و ممکن است استحکام مادهای چند ده و حتی صد نانومتری نیز بسیار بیشتر از ماده تودهای بزرگ مقیاس باشد. از طرفی تغییر برخی خواص همانند رنگ و خواص مغناطیسی ممکن است در ابعاد تنها چند نانومتر رخ دهد. نانو پلاسمونیکبر اساس فرآیند بَر هم کنش بین امواج الکترو مغناطیسی و الکترون‌های رسانش در فلزات با ابعاد نانو بیان شده است، به صورت تحلیلی دلیل افت سریع انرژی الکترون‌ها در عبور از فلزات میباشد و نتیجه گرفت این انرژی صرف حرکت تجمعی و نوسان گونه الکترون‌های آزاد فلز می‌شود و آن را پلاسمون نامید. این نانو ساختار‌ها متشکل از فلز و دی الکتریک می‌باشد که ابعاد آنها زیر طول موج تحریکی ( طول موج پرتویی که باعث تحریک امواج پلاسمونیک می‌شود) قرار دارد.

نتیجه گیری :

در ساختمان تشکیل دهنده نانو ساختار‌های ( نانو پلاسمونیک) حجم ایجاد شده میدان الکترومغناطیسی به صورت موضعی ، فشرده و بهبود یافته است. تغیرات اندک در دی الکتریکِ اطراف نانو حجم، بر روی تشدید پلاسمون‌های سطحی اثر می‌گذارد، به طوری که این تغییرات خود را در میزان پرتو پراکنده شده ، پرتو جذب شده و یا تغییر طول موج آن نشان می‌دهد.

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک

_ بخش نانو پلاسمونیکو اُلگوی نانو الکترونیک

_ بخش نانو پلاسمونیکو اُلگوی نانو الکترونیک

نانو پلاسمونیکو تجمع مدارات الکترونیک نوری و پدیده‌هایی از فشرده سازی بیشتر در نانو الکترونیک

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

نکته: با رویکرد تکنولوژی به سمت تجمع مدارات الکترونیک نوری، مشکلات ساخت و پدیده‌هایی که به جلوگیری از فشرده سازی بیشتر ساختار کمک می‌کرد، باعث شد تا استفاده از ساختارهای پلاسمونیک و امواج پلاسمونیک مورد بررسی و استفاده قرار بگیرد. این نانو ساختار‌ها متشکل از فلز و دی الکتریک می‌باشد که ابعاد آنها زیر طول موج تحریکی ( طول موج پرتویی که باعث تحریک امواج پلاسمونیک می‌شود) قرار دارد.

پلاسمونیک بر اساس فرآیند برهم کنش بین امواج الکترومغناطیسی و الکترون‌های رسانش در فلزات با ابعاد نانو بیان شده است. به صورت تحلیلی دلیل افت سریع انرژی الکترون‌ها در عبور از فلزات میباشد و نتیجه گرفت این انرژی صرف حرکت تجمعی و نوسان گونه الکترون‌های آزاد فلز می‌شود و آن را پلاسمون نامید. دلیل این نام گذاری شباهت این نوسانات الکترون‌ها با نوسان‌های ذرات محیط پلاسما بود. به اصطلاح عبارت پلاریتون را برای نوسان الکترون‌های مقید فلز در حالت جفت شدگی با فونون‌های پرتو فرودی به کار میرود. نام پلاریتون برای شبه ذراتی که نیم ماده و نیم فوتون بودند، بکار گرفته شد که حالت تزویج شده بین یک فوتون پرتو تحریک کننده ابتدایی و الکترون‌های رسانش فلز است و اصطلاح پلاسمون پلاریتون (Plasmon Polariton) برای بیان علت تزویج شده بین یک فوتون و یک پلاسمون است.

تقسیم بندی این علم نوپا به دو حوزه پلاسمون‌های سطحی موضعی و پلاسمون پلاریتون‌های سطحی هر یک به طور اجمالی معرفی می‌شود. در پلاسمون‌های سطحی موضعی اساس برهم کنش‌ها نانو ذرات می‌باشد که به بررسی خواص آنها در تحریک این مد از امواج پلاسمونیک پرداخته شده است. در پلاسمون پلاریتون‌های سطحی با معرفی بنیاد کاری آنها فرمول بندی میدانی آن و چگونگی گذشتن از حد پراش توسط این ساختار‌ها وجود دارد. نانو ساختار‌ها ، هم از جهت سنتز و تولید، و هم از جهت خواص و کاربرد‌ها تفاوت‌‌های اساسی با هم دارند. به طور کلی خواص الکتریکی، نوری، مغناطیسی، سطحی و غیره این سه ساختار با یکدیگر تفاوت ‌های اساسی دارند و بالطبع کاربرد‌هایشان نیز متفاوت است. از نانو ساختار‌های یک بعدی می‌‌توان برای اتصالات الکترونیکی استفاده کرد درحالی ‌که برای نانو مواد صفر بعدی و دو بعدی چنین کاربردی وجود ندارد. پایه اصلی نانو تکنولوژی بر استفاده از مواد است. هر ماده ‌ای در فضا دارای سه بعد طول، عرض و ارتفاع است. اگر در ماده ‌ای حداقل یکی از این سه بعد در محدوده نانو متری باشد به آن یک ماده، یک نانو ساختار گویند.