تغییر طول موج نور با استفاده از فناوری نانو (خبر)

محققان با ترکیب چاه کوانتومی و نانوذرات طلا موفق به ارائه ابزاری شدند که قادر به تبدیل طول موج و فرکانس نور است.

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه رایس موفق به ارائه روشی شدند که به کمک آن می‌توان نور را به طول موج‌های مختلف تبدیل نمود. به این منظور پژوهشگران ساختار ترکیبی از فلزات پلاسمونیک و چاه‌های کوانتومی نیمه‌هادی ساختند. این فناوری می‌تواند جهت بهبود فرکانس موج استفاده شود.

برای تبدیل نور معمولاً از نانوساختارهای پلاسمونیک استفاده می‌شود. در این روش از زوال پلاسمون که در اثر تابش به نانوذرات فلزی اتفاق می‌افتد، الکترون- حفره تولید می‌شود. این الکترون و حفره از نانوذره به چاه کوانتومی تزریق شده و در آنجا با بازترکیبی به فوتون‌هایی با انرژی بالا تبدیل می‌شوند.

محققان دانشگاه رایس نشان دادند با استفاده از چاه‌های کوانتومی GaN/InGaN و نانوذرات نقره و طلا می‌توان فوتون‌ها را از ۲.۴ به ۲.۸ الکترون ولت تبدیل کنند.

گروراج نایک می‌گوید: «تبدیل موج با استفاده از مولکول‌های آلی و لانتانیدها موجب نشر و جذب نور در فرکانس‌های مختلف می‌شود؛ چرا که سطح انرژی اتمی و مولکولی در این ساختار به‌گونه‌ای است که این تبدیل فوتون انجام شود. ما می‌توانیم چاه‌های کوانتومی طراحی کنیم که باند گپ آن‌ها به شکلی تنظیم شده که قادر به تولید فرکانس نوری مشخصی است. همین طراحی را می‌توان به‌گونه‌ای تغییر داد که امکان جذب فرکانس‌های مختلف وجود داشته باشد. این بدان معنی است که ما قادر به جذب و نشر به‌صورت مستقل انجام هستیم؛ چیزی که پیش از این امکان‌پذیر نبوده است.»

در این آزمایش‌ها، دیرک ۱۰۰ نانومتری که در نوک آن نانوذرات طلا قرار دارد، استفاده شد. زمانی که نور با طول موج معینی به این نانوذرات تابیده می‌شود، نانوذرات انرژی نور را به پلاسمون تبدیل می‌کنند. این پلاسمون عمر کمی داشته و انرژی خود را در قالب فوتون نشر می‌دهد یا این که آن را به گرما تبدیل می‌کند.

حاملین داغ که الکترون و حفره هستند، به سوی GaN و InGaN سوق داده می‌شوند که در واقع چاه‌های کوانتومی بوده که الکترون را به دام ‌می‌اندازند. فرآیند بازترکیبی در این چاه‌های کوانتومی اتفاق افتاده و پرتویی با فرکانس بالا تولید می‌شود.