Discovery ایده ای برای توسعه نسل بعدی دستگاه های الکترونیکی و مادون قرمز ارائه می دهد – ScienceDaily


در تحقیقات جدید و پیشگامانه ، یک تیم بین المللی از محققان به رهبری دانشگاه شهرهای دوقلو در مینه سوتا یک روند منحصر به فرد برای ایجاد یک حالت کوانتومی توسعه داده اند که بخشی از آن سبک و تا حدی ماده است.

این کشف بینش های اساسی جدیدی را برای توسعه کارآمدتر نسل بعدی دستگاه های نوری و الکترونیکی مبتنی بر کوانتوم فراهم می کند. این مطالعه همچنین می تواند در افزایش کارایی واکنش های شیمیایی در مقیاس نانو تأثیر بگذارد.

این مطالعه در فوتونیک طبیعت.

علم کوانتوم در کمترین مقیاس پدیده های طبیعی نور و ماده را بررسی می کند. در این مطالعه ، محققان فرآیندی منحصر به فرد ایجاد کردند که در آن با گرفتن نور در سوراخ های حلقه ای شکل کوچک در یک لایه نازک از طلا ، به یک “پیوند فوق العاده قوی” بین نور مادون قرمز (فوتون) و ماده (لرزش اتمی) دست یافتند. این سوراخ ها کوچکتر از دو نانومتر یا تقریباً 25000 برابر کوچکتر از عرض موی انسان بودند.

این نانو حفره ها ، مانند نسخه بسیار کاهش یافته کابل های کواکسیال که برای ارسال سیگنال های الکتریکی استفاده می شود (مانند کابلی که به تلویزیون شما می رود) ، از سیلیس پر شده اند که اساساً همان شیشه پنجره است. روش های منحصر به فرد ساخت مبتنی بر تکنیک های توسعه یافته در صنعت تراشه های رایانه ای باعث می شود میلیون ها حفره به طور همزمان تولید شوند که همگی این پیوند فوق العاده قوی فوتون-لرزش را نشان می دهند.

“دیگران پیوند قوی ماده سبک را مطالعه کرده اند ، اما با این فرآیند جدید در طراحی یک نسخه نانومتری از کابل های کواکسیال ، ما در حال گسترش مرزهای پیوند فوق العاده قوی هستیم ، این بدان معنی است که ما در حال کشف حالات کوانتومی جدید هستیم که ماده و نور می توانند سانگ هیون او ، استاد مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر در دانشگاه مینه سوتا و نویسنده ارشد این مطالعه ، گفت: “این یک ویژگی فوق العاده قوی بین نور و لرزش اتمی است که انواع مختلف توسعه را ایجاد می کند.” دستگاههای کوانتومی جدید یا اصلاح واکنشهای شیمیایی. “

فعل و انفعال بین نور و ماده برای زندگی روی زمین ضروری است – به گیاهان اجازه می دهد تا نور خورشید را به انرژی تبدیل کنند و به ما اجازه می دهد اشیا around اطراف خود را ببینیم. نور مادون قرمز با طول موج بسیار بیشتر از آنچه می توانیم با چشم ببینیم با ارتعاشات اتم موجود در مواد برهم کنش دارد. به عنوان مثال ، هنگامی که یک جسم گرم می شود ، اتم های تشکیل دهنده جسم سریعتر شروع به لرزش می کنند و از این طریق اشعه مادون قرمز بیشتری ساطع می کنند ، که به شما امکان تصویربرداری حرارتی یا دوربین دید در شب را می دهد.

برعکس ، طول موج های تشعشع مادون قرمز که توسط مواد جذب می شوند ، به نوع اتم ها و نحوه چیدمان آنها بستگی دارد ، بنابراین شیمی دانان می توانند از جذب مادون قرمز به عنوان “اثر انگشت” برای شناسایی مواد شیمیایی مختلف استفاده کنند.

این برنامه ها و سایر برنامه ها را می توان با افزایش میزان تعامل نور مادون قرمز با ارتعاشات اتمی در مواد ، بهبود بخشید. این به نوبه خود می تواند با گرفتن نور در حجم کمی که حاوی مواد است ، حاصل شود. گرفتن نور می تواند به سادگی بازتاب آن به جلو و عقب بین یک جفت آینه باشد ، اما در صورت استفاده از سازه های فلزی در مقیاس نانومتر یا “حفره های نانو” برای کاهش نور روی سنگهایی با طول بسیار کوتاه.

وقتی این اتفاق می افتد ، فعل و انفعالات می توانند آنقدر قوی باشند که ماهیت مکانیکی کوانتومی نور و لرزش اثر بگذارد. در چنین شرایطی ، انرژی جذب شده بین نور (فوتون ها) در حفره های نانو و ارتعاشات اتمی (فونون ها) در ماده با سرعتی به اندازه کافی سریع منتقل می شود که دیگر نمی توان فوتون نور و ماده فونون را از هم تشخیص داد. در چنین شرایطی ، این حالت های به شدت متصل به اجسام مکانیکی کوانتومی جدید منجر می شود ، که هم نور جزئی و هم ارتعاش جزئی است ، که به آنها “پلاریتون” می گویند.

هرچه فعل و انفعال قویتر باشد ، تأثیرات مکانیکی کوانتومی که می تواند رخ دهد عجیب تر است. اگر فعل و انفعال به اندازه کافی قوی شود ، ممکن است از خلأ فوتون ایجاد شود یا باعث شود واکنشهای شیمیایی به روشهایی غیرممکن پیش بروند.

پروفسور لوئیس مارتین گفت: “جالب است که در این حالت پیوند ، خلا خالی نیست. در عوض ، حاوی فوتونهایی با طول موج است که توسط ارتعاشات مولکولی تعیین می شود. علاوه بر این ، این فوتون ها بسیار محدود هستند و تعداد مولکول ها را در دقیقه به اشتراک می گذارند.” -مورنو از موسسه علوم نانو و مواد آراگون (INMA) در اسپانیا ، نویسنده دیگر مقاله.

O. گفت: “معمولاً ما خلا را به عنوان هیچ چیز تصور نمی کنیم ، اما معلوم می شود که این نوسان خلا همیشه وجود دارد.” “این یک مرحله مهم در واقع استفاده از نوسان انرژی به اصطلاح صفر برای انجام کار مفیدی است.”


منبع: packge-news.ir

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>