[ad_1]

تصویر

تصویر: 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 نمای … بیشتر

اعتبار: دانیل جی دانشگاه ریتزو / کلمبیا

نیویورک ، نیویورک – 2 دسامبر 2020 – گرافن ، یک لایه کربن نازک اتمی که از طریق آن الکترونها تقریباً بدون مانع حرکت می کنند ، از اولین جداسازی موفقیت آمیز بیش از 15 سال پیش به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته است. از جمله بسیاری از خصوصیات منحصر به فرد آن ، توانایی آن در حفظ امواج الکترومغناطیسی بسیار بسته مرتبط با نوسانات بار الکترون است – پلاریتونهای پلاسمون – که کاربرد بالقوه گسترده ای در فناوری نانو دارند ، از جمله حسگر 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 بعدی 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 ، الکترونها از گرافن خارج شدند ، و این باعث شد که رسانایی بالایی 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. “بعلاوه ، از آنجا که α-RuCl3 – منبع بار الکترون – 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 این لبه ها مشاهده کنیم و ایجاد کنیم از پلاسمون های یک بعدی تاریخی دست نیافتنی در لبه ای که در امتداد لبه گرافن انتشار می یابند. “این تیم همچنین مرزهای تیز را در” حباب های نانو “مشاهده کرد ، جایی که آلاینده های محبوس شده 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 به طیف گسترده ای از مواد 2D متصل شود تا به رفتارهای جدید مواد دسترسی پیدا کند که به تراکم شارژ بسیار زیاد منتقل شده توسط انتقال شارژ میانی نشان داده شده در نسخه دست نویس آنها نیاز دارد.

هاون خاطرنشان کرد: “وقتی روش انتقال بار متوسط ​​ما با رویه های موجود مدل سازی لایه 2D موجود ترکیب شود ، می توانیم به راحتی مدل های 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.”

###

در مورد مطالعه

این مطالعه تحت عنوان “پلاریتونهای پلاسمائی انتقال بار پلاسما در رابطهای گرافن / α-RuCl3” است.

نویسندگان: Daniel J. Rizzo1، Bjarke S. Jessen1،2، Zhiyuan Sun1، Francesco L. Ruta1،3، Jin Zhang4، Jia-Qiang Yan5،6، Lede Xian4، Alexander S. McLeod1، Michael E. Berkowitz1، Kenji Watanabe7 ، Takashi Taniguchi8 ، Stephen E. Nagler9 ، David G. Mandrus5،6 ، Angel Rubio 4،10،11 ، Michael M. Fogler12 ، Andrew J. Millis 1،10 ، James C. Hone2 ، Cory R. Dean1 ، DN Basov1

1 گروه فیزیک ، دانشگاه کلمبیا

2 گروه مهندسی مکانیک ، مهندسی کلمبیا

گروه سه بعدی فیزیک کاربردی و ریاضیات کاربردی ، مهندسی کلمبیا

4 نظریه ، م Instituteسسه ماکس پلانک برای ساختار و دینامیک ماده و مرکز علوم لیزر الکترون آزاد ، هامبورگ ، آلمان

5 گروه علوم و فناوری مواد ، آزمایشگاه ملی اوک ریج ، اوک ریج ، تنسی

6 گروه علوم و مهندسی مواد ، دانشگاه تنسی ، ناکسویل ،

7 مرکز تحقیقات مواد کاربردی ، موسسه ملی علوم مواد ، تسوکوبا ، ژاپن

8 مرکز بین المللی نانوارشیتکتونیک مواد ، انستیتوی ملی علوم مواد ، تسوکوبا ، ژاپن

9 بخش پراکندگی نوترون ، آزمایشگاه ملی اوک ریج ، اوک ریج ، تنسی

10 مرکز فیزیک کوانتومی محاسباتی ، موسسه فلاترون ، نیویورک

11 گروه نانوبیوسپکتروسکوپی ، دانشگاه کشور باسک UPV / EHU ، سن سباستین ، اسپانیا

12 گروه فیزیک ، دانشگاه کالیفرنیا ، سن دیگو

این مطالعه در کلمبیا به عنوان بخشی از وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) ، مرکز علوم ، علوم بنیادی انرژی (BES) با بودجه مرکز تحقیقات برای مرزهای انرژی در مورد مواد کوانتومی قابل برنامه ریزی پشتیبانی شد. DE-SC0019443. این مطالعه همچنین توسط شورای تحقیقات اروپا (ERC-2015-AdG694097) ، خوشه تعالی “تصویر گسترده از ماده” (AIM) ، Grupos Consolidados (IT1249-19) و SFB925 “پویایی ناشی از نور و کنترل کوانتومی همبسته تأمین می شود سیستم ها ، برنامه تحقیق و نوآوری Horizon 2020 اتحادیه اروپا تحت موافقت نامه 886291 Grant Maria Skłodowska-Curie (PeSD-NeSL) ، موسسه ماکس پلانک در نیویورک ، مرکز پدیده های کوانتومی غیر تعادل ، بنیاد سیمونز و بنیاد مور EPiQS بتی ابتکار ، اعطای GBMF9069 ، وزارت انرژی ایالات متحده ، وزارت علوم ، علوم پایه انرژی ، علوم مدیریت و مهندسی مواد ، ابتکار عمل استراتژی ، انجام شده توسط MEXT ، ژاپن ، شماره کمک هزینه JPMXP011210100ENH ، JS از کمک هزینه JP20H00354 و CREST (JPMJCR15F3) ، مرکز تحقیقات مصرف کننده علوم انرژی بنیادی DOE ایالات متحده و دفتر تحقیقات دریایی واحدها N00014-18-1-2722 را ارائه می دهند. DNB دانشکده Vannevar Bush ONR-VB: N00014-19-1-2630 و محقق مور در برنامه Quiant Materials EPIQS # 9455 است.

اتصالات:

مقاله: https: //میخانه هاaksسازمان /doi /پر شده /101021 /acsنوری0c03466

DOI: 10.1021 / acs.nanolett.0c03466

https: //میخانه هاacsسازمان /

https: //فرو سرخ.cniکلمبیاedu /

https: //مواد کوانتومیکلمبیاedu /

https: //فیزیک.کلمبیاedu /

http: // مهندسی.کلمبیاedu /

https: //مهندسی.کلمبیاedu /دانشکده /جیمز هاون

https: //منکلمبیاادو

http: // cni.کلمبیاedu /mrsec-1 /

http: // cni.کلمبیاedu /

مهندسی کلمبیا

مهندسی کلمبیا ، واقع در نیویورک ، یکی از بهترین دانشکده های مهندسی در ایالات متحده و یکی از قدیمی ترین مدارس در این کشور است. این دانشکده که به عنوان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی بنیاد Fu نیز شناخته می شود ، دانش و پیشرفت فناوری را از طریق پیشگامانه تحقیقات بیش از 220 دانشکده خود گسترش می دهد ، در حالی که دانشجویان را در یک محیط جمعی آموزش می دهد تا رهبرانی شوند که از پایه بنیادی مهندسی مطلع می شوند. . دانشکده های این دانشکده در قلب تحقیقات میان رشته ای دانشگاه هستند و به موسسه علوم داده ، انستیتوی زمین ، موسسه رفتار مغز زاکرمن ، ابتکار پزشکی دقیق و ابتکار نانو کلمبیا کمک می کنند. این دانشکده با هدایت چشم انداز استراتژیک خود ، مهندسی کلمبیا برای بشریت ، تبدیل ایده ها به نوآوری هایی است که بشریت پایدار ، سالم ، ایمن ، متصل و خلاق را ارتقا می بخشد.

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir