پژوهشگران موسسه فیزیک و فناوری مسکو (MIPT) ، دانشگاه ITMO و دانشگاه ملی استرالیا به صورت آزمایشگاهی به این نتیجه رسیده اند که ذرات نانوی سیلیکونی می‌توانند شدت آنچه اثر رامان نامیده می‌شود را تا حد زیادی افزایش دهند. این یافته‌ها می‌توانند در توسعه منتشرکننده های نوری و تقویت‌کننده‌ها با مقیاس نانو برای خطوط ارتباطی فیبر نوری مورد استفاده قرار بگیرند.
یک گروه تحقیقات بین المللی از استرالیا و روسیه به صورت تجربی نشان داده‌اند که ذرات نانوی سیلیکونی می‌توانند شدت آنچه اثر رامان نامیده می‌شود را تا حد زیادی افزایش دهند. این یافته‌ها می‌توانند در توسعه منتشرکننده های نوری و تقویت‌کننده‌ها با مقیاس نانو برای خطوط ارتباطی فیبر نوری مورد استفاده قرار بگیرند.
به طور معمول زمانی که نور با ماده برهمکنش می‌کند، رنگ آن یا به عبارت دیگر طول موج آن تغییر نمی‌کند. استثناهایی برای این قانون وجود دارد که از آن جمله می‌توان به اثر رامان اشاره کرد. در این حالت برهمکنش نور با مولکول ماده به نوعی است که انرژی مولکول متناسب با حرکت ارتعاشی آن افزایش می‌یابد. سپس این مولکول فوتونی را از خود بازنشر می‌کند که دارای انرژی کمتر یا طول موج بلندتری نسبت به نور فرودی است. به عبارت دیگر نور قرمزتر می‌شود. این فرایند می‌تواند در بلورهای توده‌ای نیز مشاهده شود.
کشف اثر رامان منجر به ظهور عرصه جدیدی در علوم کاربردی به نام طیف‌سنجی رامان گردید. این روش امکان شناسایی تک‌مولکول‌های مواد شیمیایی را ایجاد می‌کند. به علاوه، امروزه از اثر رامان به طور گسترده ای در شبکه‌های فیبر نوری برای تقویت سیگنال استفاده می‌شود.
تاکنون برای بهبود اثر رامان از موجبرها و حفره های با اندازه میکروی کروی با اندازه بزرگ‌تر از طول موج نور نشری استفاده می‌شد. با این حال توسعه ابزارهای ارتباطی مینیاتوری نیاز به اجزای اپتیکی کوچک‌تری دارد. این ابزارها انرژی کمتری مصرف کرده و ادغام آنها در تراشه‌های الکترونیکی یا اپتیکی آسان‌تر است.
پژوهشگران MIPT به دنبال یافتن راه‌هایی برای کوچک‌سازی تقویت‌کننده‌های رامان هستند. این محققان از نانوکره‌های سیلیکون بهره بردند که نوسانگرهای اپتیکی به نام نوسانگرهای مای (Mie) را حمایت می‌کردند. این ذرات در اندازه‌های مختلف وجود داشته و فرکانس نوسانگر به اندازه ذرات بستگی دارد. یکی از نوسان‌هایی که برای بلندترین طول‌موج‌ها اتفاق می‌افتد، ارتعاش دوقطبی مغناطیسی است. طول موج این ارتعاش قابل مقایسه با قطر ذرات است. با این حال در سیلیکون به دلیل ضریب شکست بالا، ارتعاش دوقطبی مغناطیسی در محدوده اپتیکی (طول‌موج‌های بلندتر از 300 نانومتر) برای ذرات نانوی با قطر تقریبی 100 نانومتر روی می‌دهد. این ویژگی امکان استفاده از ذرات نانو سیلیکون را به عنوان عناصر مینیاتوری برای تقویت پدیده‌های اپتیکی مختلفی همچون انتشار خودبه‌خودی نور و جذب نور بهبودیافته فراهم می‌آورد.
منبع
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
