[ad_1]

تصویر

تصویر: تصویر نانو تصویر از ارتعاشات مولکول های مرتبط با پلاریتون های فونون (موج آبی) در یک لایه نازک از نظر نیترید بور بیشتر

اعتبار: (اعتبار: Scixel. حق چاپ: CIC nanoGUNE BRTA)

تصاویر نشان می دهد که می توان به یک پیوند ارتعاشی قوی دست یافت ، که اخیراً توجه گسترده ای را برای استفاده بالقوه آن برای کنترل خصوصیات اساسی فیزیکی و شیمیایی مواد جلب کرده است. نتیجه می تواند منجر به ایجاد یک بستر جدید برای شناسایی شیمیایی مقادیر کمی از مولکول ها و بررسی جنبه های اصلی پدیده های اتصال قوی در مقیاس نانومتر شود. این اثر در فوتونیک طبیعت (DOI: 10.1038 / s41566-020-00725-3).

نور با کاربردهایی از ارتباط سریع نوری تا تشخیص پزشکی و جراحی لیزر ، در علم و فناوری مدرن نقش اساسی دارد. در بسیاری از این کاربردها ، برهم کنش نور با ماده ضروری است.

در فرکانس های مادون قرمز ، نور می تواند از طریق ارتعاشاتی که در فرکانس های خاص مولکول رخ می دهد با مولکولها ارتباط برقرار کند. به همین دلیل ، مواد مولکولی را می توان با اندازه گیری طیف بازتاب یا انتقال مادون قرمز آنها شناسایی کرد. این روش که اغلب طیف سنجی اثر انگشت مادون قرمز نامیده می شود ، به طور گسترده ای برای تجزیه و تحلیل مواد شیمیایی ، بیولوژیکی و پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد.

اخیراً مشخص شده است که فعل و انفعال بین نور مادون قرمز و ارتعاشات مولکولی می تواند آنقدر شدید باشد که در نهایت خصوصیات ماده مانند رسانایی و واکنش شیمیایی اصلاح شود. این اثر – که پیوند قوی لرزشی نامیده می شود – می تواند هنگامی اتفاق بیفتد که مواد در یک ریزحفره قرار بگیرند (معمولاً توسط آینه های جدا شده با فاصله های میکرومتر تشکیل می شوند) که در آن نور متمرکز شده است.

قدرت فعل و انفعال بین نور و ماده به شدت به میزان ماده بستگی دارد. بنابراین ، هنگامی که تعداد مولکول ها کاهش می یابد ، فعل و انفعال ضعیف می شود و باعث استفاده از طیف سنجی مادون قرمز می شود و در نهایت از دستیابی به اتصال شدید ارتعاشی جلوگیری می کند. با غلظت نور در حفره های نانو یا فشرده سازی طول موج ، که منجر به محدودیت نور می شود ، می توان این مشکل را برطرف کرد.

“فشرده سازی شدید نور مادون قرمز به ویژه می تواند با اتصال آن به ارتعاشات شبکه ای (فونون ها) از لایه های نازک بلورهای قطبی با کیفیت بالا حاصل شود. این اتصال منجر به تشکیل امواج مادون قرمز می شود – به اصطلاح پلاریتون های فونون – که در امتداد کریستال منتشر می شوند لایه ای با طول موج که می تواند بیش از ده برابر کوچکتر از موج نوری مربوطه در فضای آزاد باشد »، – می گوید آندره بیلینکین ، اولین نویسنده اثر.

محققان اکنون رابطه بین ارتعاشات مولکول ها و قطب های تکثیر یافته فونون را مطالعه کرده اند. ابتدا لایه نازکی از نیترید بور شش ضلعی (ضخامت کمتر از 100 نانومتر) را روی مولکول های آلی قرار دادند. نیترید بور شش ضلعی یک کریستال واندروالس است که می توان با لایه برداری لایه های نازک با کیفیت بالا را از آن بدست آورد. پس از آن لازم بود که پلاریتونهای فونون در لایه نازک نیترید بور تولید شود. آندره بیلینکین می گوید: “این نمی تواند با تاباندن نور مادون قرمز به تنهایی روی لایه نیترید بور حاصل شود ، زیرا نبض نور بسیار کوچکتر از نبض پلاریتونهای فونون است.”

مشکل عدم تطابق پالس با کمک نوک فلزی نوک تیز میکروسکوپ اسکن در نزدیکی میدان حل شد ، که به عنوان یک آنتن برای نور مادون قرمز عمل می کند و آن را به یک نقطه مادون قرمز در مقیاس نانو در نوک متمرکز می کند ، که ضربان لازم برای تولید پلاریتون های فونون را فراهم می کند. . میکروسکوپ نیز نقش مهم دوم را بازی می کند. راینر هیلنبراند ، رهبر این مطالعه ، گفت: “این به ما اجازه می دهد پلاریتون های فونون پخش شده در امتداد نیترید بور را در اثر تعامل با مولكول های آلی در نزدیك ترسیم كنیم.” وی افزود: “به این ترتیب ، ما می توانیم در فضای واقعی مشاهده كنیم كه چگونه پلاریتونهای فونون به ارتعاشات مولكولی متصل می شوند ، بنابراین پلاریتونهای هیبریدی ایجاد می شوند”

مجموعه تصاویر ضبط شده در فرکانسهای مختلف مادون قرمز در اطراف رزونانس ارتعاشات مولکولی جنبه های اساسی مختلف را نشان می دهد. قطبشهای ترکیبی در فرکانس ارتعاشات مولکولی بسیار ضعیف می شوند ، که ممکن است برای کاربردهای آینده حسگرهای تراشه جالب باشد. تصاویر با وضوح طیفی همچنین نشان می دهد که امواج با سرعت یک گروه منفی منتشر می شوند و از همه مهمتر ، اتصال بین قطب های فونون و ارتعاشات مولکولی به قدری قوی است که در حالت اتصال قوی ارتعاشی قرار می گیرد.

الکسی نیکیتین می گوید: “با کمک محاسبات الکترومغناطیسی ، ما می توانیم نتایج آزمایشی خود را تأیید کنیم و بیشتر پیش بینی کنیم که حتی بین چندین لایه اتمی نیترید بور و مولکول ها یک پیوند قوی ممکن است.”

امکان اتصال شدید ارتعاشی در مقیاس نانومتری شدید می تواند در آینده برای توسعه دستگاه های طیف سنجی حساسیت بیش از حد یا بررسی جنبه های کوانتومی اتصال شدید ارتعاشی که تاکنون در دسترس نبوده است ، مورد استفاده قرار گیرد.

###

کمک

مشاهده فضای واقعی اتصال قوی ارتعاشی بین پلاریتونهای فونون و مولکولهای آلی

آندره بالینکین ، مارتین شلن ، مارتا اتوره ، فرانچسکو کالاوالا ، پینگینگ لی ، خاویر تابوادا-گوتیرز ، سونگ لیو ، جیمز اچ ادگار ، فلیکس کازانوا لوئیس ای وسو ، پابلو آلونسو-گونزالس ، الکسی جی هبران و رائیدین

فوتونیک طبیعت، DOI: 10.1038 / s41566-020-00725-3

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! هیچ مسئولیتی در قبال صحت گزارشهای خبری منتشر شده در EurekAlert ندارند! از طریق موسسات کمک کننده یا استفاده از هرگونه اطلاعات از طریق سیستم EurekAlert.

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir