ন্যানো-ইমিটার দ্বারা উৎক্ষেপিত সারফেস প্লাজমন পোলারিটনগুলি কাছের ক্ষেত্রে চিত্রিত হয়েছে - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

2D এবং আধা-2D উপাদান থেকে তৈরি আলোক নির্গমনকারীরা বর্তমানে ন্যানো-অপ্টোইলেক্ট্রনিক্সের ক্ষেত্রে অত্যন্ত আগ্রহের কারণ তাদের অস্তরক স্ক্রীনিংয়ের অভাবের অর্থ হল তাদের ইলেক্ট্রন-হোল জোড়া (এক্সিটন) তাদের পরিবেশের প্রতি অবিশ্বাস্যভাবে সংবেদনশীল। এটি অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল ফটোসেন্সর এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেন্সরগুলির মতো ডিভাইস তৈরির জন্য সুবিধাজনক।

ধাতব/অস্তরক সাবস্ট্রেটে সরাসরি ধাতুর পৃষ্ঠে জমা হলে, এই আধা-2D পদার্থ বা "ন্যানো-ইমিটার" দ্বারা নির্গত আলো পৃষ্ঠ প্লাজমন পোলারিটন (SPPs) তৈরি করতে পারে। এগুলি হল হালকা পদার্থের কোয়াসিপার্টিকল যা একটি ধাতু/ডাইইলেকট্রিক ইন্টারফেসে বিদ্যমান এবং এটি একটি তরঙ্গ হিসাবে প্রচার করে। একটি SPP হল ডাইইলেকট্রিকের একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ওয়েভ (পোলারিটন) যা ধাতুর পৃষ্ঠে (সারফেস প্লাজমন) বৈদ্যুতিক চার্জের দোলনের সাথে মিলিত হয়। ফলস্বরূপ, এসপিপিগুলির বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা পদার্থ এবং আলো উভয়েরই অনুরূপ।

একটি SPP এর ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড কাছাকাছি ক্ষেত্রের মধ্যে সীমাবদ্ধ। এর মানে হল যে এটি শুধুমাত্র ধাতু/ডাইইলেকট্রিক ইন্টারফেসে বিদ্যমান, প্রতিটি মাধ্যমের দূরত্ব বৃদ্ধির সাথে এর তীব্রতা দ্রুত ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। এর ফলে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের একটি বৃহৎ পরিবর্ধন ঘটে, যা SPP-গুলিকে তাদের পরিবেশের প্রতি অবিশ্বাস্যভাবে সংবেদনশীল করে তোলে। আরও কি, কাছাকাছি-ক্ষেত্রের আলোকে উপ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য দৈর্ঘ্যের স্কেলে ব্যবহার করা যেতে পারে।

এখন অবধি, অপটিক্যাল দূরের ক্ষেত্রে এসপিপি/ন্যানো-ইমিটার সিস্টেমগুলি ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে, তবে ব্যবহৃত ইমেজিং কৌশলগুলি বিচ্ছুরণ-সীমিত এবং গুরুত্বপূর্ণ উপ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রক্রিয়াগুলি কল্পনা করা যায় না। একটি নতুন গবেষণায় বর্ণিত প্রকৃতি যোগাযোগ, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের গবেষকরা নিকটবর্তী ক্ষেত্রের ন্যানো-ইমিটারগুলিতে এসপিপিগুলি অধ্যয়ন করতে টিপ-বর্ধিত ন্যানোস্পেকট্রোসপি ব্যবহার করেছেন। এটি দলটিকে প্রচারকারী এসপিপিগুলির স্থানিক এবং বর্ণালী বৈশিষ্ট্যগুলি কল্পনা করার অনুমতি দেয়। প্রকৃতপক্ষে, তাদের গবেষণা উত্তেজনাপূর্ণ নতুন ব্যবহারিক প্লাজমোনিক ডিভাইসের দিকে নিয়ে যেতে পারে।

বড় সবসময় ভাল হয় না

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, ফোটোনিক ডিভাইসগুলির গবেষণা এবং সার্কিটগুলিতে তাদের একীকরণ শিল্প এবং একাডেমিয়াতে অত্যন্ত আগ্রহের বিষয়। এর কারণ হল বিশুদ্ধভাবে ইলেকট্রনিক ডিভাইসের তুলনায়, ফোটোনিক ডিভাইসগুলি উচ্চ শক্তি দক্ষতা এবং দ্রুত অপারেটিং গতি অর্জন করতে পারে।

যাইহোক, দুটি বড় চ্যালেঞ্জ রয়েছে যা মূলধারার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ফটোনিক্স ইলেকট্রনিক্সকে ছাড়িয়ে যাওয়ার আগে অবশ্যই কাটিয়ে উঠতে হবে। একটি হল বিশুদ্ধভাবে ফোটোনিক ডিভাইস বৃহত্তর সার্কিট গঠনের জন্য একসাথে সংযোগ করা কঠিন; এবং অন্যটি হল যে ফোটোনিক ডিভাইসগুলির আকার তারা প্রক্রিয়াকৃত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রায় অর্ধেক থেকে ছোট করা যায় না। পরেরটি ডিভাইসের আকারকে প্রায় 500 এনএম পর্যন্ত সীমাবদ্ধ করে, যা আধুনিক ট্রানজিস্টরের চেয়ে অনেক বড়।

এই দুটি সমস্যাই প্রচলিত আলোর পরিবর্তে এসপিপি ব্যবহার করে কাজ করে এমন ডিভাইস তৈরি করে সমাধান করা যেতে পারে। এর কারণ হল SPP-এর আলোর মতো বৈশিষ্ট্যগুলি অত্যন্ত দ্রুত ডিভাইস পরিচালনার অনুমতি দেয়, যেখানে SPP-এর পদার্থের মতো বৈশিষ্ট্যগুলি সার্কিটগুলিতে সহজে একীভূতকরণ এবং বিচ্ছুরণের সীমার নীচে অপারেশন করার অনুমতি দেয়।

যাইহোক, ব্যবহারিক ন্যানো-ইলেক্ট্রনিক্স ডিজাইন করার জন্য, এসপিপিগুলির উপ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য আচরণ সম্পর্কে আরও ভাল বোঝার প্রয়োজন। এখন, কিয়ং জো, পেনসিলভানিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন পিএইচডি ছাত্র এবং সহকর্মীরা টিপ-বর্ধিত ন্যানোস্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করে এসপিপিগুলি অধ্যয়ন করেছেন। এই কৌশলটি একটি পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ (AFM) সহ একটি দূর-ক্ষেত্রের স্পেকট্রোমিটারকে সংযুক্ত করে।

সোনার প্রলেপযুক্ত AFM টিপ কাছাকাছি-ক্ষেত্রে আলো ছড়িয়ে দেয়, যা SPP-গুলিকে স্পেকট্রোমিটার ব্যবহার করে স্থানিক এবং বর্ণালীভাবে চিত্রিত করার অনুমতি দেয়। নমুনাটি কোয়াসি-2ডি ন্যানোপ্লেটলেট (আলো নির্গমনকারী CdSe/Cd-এর ন্যানোমিটার-স্কেল ফ্লেক্স) এর একটি দ্রবণকে স্পিন-লেপ করে তৈরি করা হয়েছিল_xZn_1-XS) একটি সোনার স্তরের উপরে এবং তারপরে পারমাণবিক স্তর জমা ব্যবহার করে উপরে একটি অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড ডাইলেক্ট্রিক জমা করা।

ন্যানোপ্লেটলেটগুলি একটি লেজার ব্যবহার করে উত্তেজিত হয়েছিল এবং তাদের পরবর্তী আলোক নির্গমন এসপিপিগুলি চালু করেছিল যা সোনা/অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড ইন্টারফেস বরাবর প্রচারিত হয়েছিল। গবেষকরা পর্যবেক্ষণ করেছেন যে SPPs শত শত মাইক্রন পর্যন্ত প্রচার করতে পারে এবং তাদের আসল পথ বরাবর সোনার টিপ দ্বারা প্রতিফলিত হতে পারে। প্রতিফলনের ক্ষেত্রে, ঘটনা এবং প্রতিফলিত এসপিপি একে অপরের সাথে হস্তক্ষেপ করে, টিপ এবং ন্যানোপ্লেটলেটের মধ্যে একটি স্থায়ী তরঙ্গ তৈরি করে (চিত্র দেখুন: "কোয়াসিপার্টিকেল প্রতিফলন")। পরীক্ষামূলকভাবে, এগুলিকে প্যারাবোলিক-আকৃতির প্রান্ত হিসাবে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল।

টিপ এবং ন্যানোপ্লেটলেটের মধ্যে দূরত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে গবেষকরা দেখতে পান যে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের তীব্রতা পর্যায়ক্রমে পরিবর্তিত হয়। এটি একটি স্থায়ী তরঙ্গের উপস্থিতি নিশ্চিত করেছে এবং ন্যানোপ্লেটলেট এবং টিপ কীভাবে এক ধরণের গহ্বর হিসাবে কাজ করে তা প্রদর্শন করেছে। কম্পিউটার সিমুলেশন দেখায় যে, যদিও টিপ এবং ন্যানোপ্লেটলেট উভয়েরই প্রান্তিক পর্যবেক্ষণের প্রয়োজন হয়, SPPs দ্বারা উত্পন্ন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড শুধুমাত্র একটির সাথে উপস্থিত থাকে, এটি নিশ্চিত করে যে উভয়ই SPP চালু করতে সক্ষম।

পোলারিটন ঘনীভবন ধারাবাহিকতায় একটি আবদ্ধ অবস্থা থেকে উদ্ভূত হয়

গবেষকরা এসপিপি নির্গমনের উপর নমুনা বৈশিষ্ট্যগুলির প্রভাবও তদন্ত করেছেন। উদাহরণ স্বরূপ, তারা দেখতে পান যে ন্যানোপ্লেটলেটগুলি শুধুমাত্র তখনই ঘটেছিল যখন ন্যানোপ্লেটলেটগুলি "এজ-আপ" ছিল (সাবস্ট্রেটের সমতলে লম্ব), এবং উত্তেজনা লেজারকে এমনভাবে মেরুকরণ করা হয়েছিল যে এর চৌম্বক ক্ষেত্রটি ঘটনার সমতলে লম্ব ছিল (TM পোলারাইজেশন) . ফলস্বরূপ উত্তেজনা লেজারের মেরুকরণ একটি "সুইচ" হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে সহজে এসপিপিগুলি চালু এবং বন্ধ করতে, যা অপ্টো-ইলেক্ট্রনিক ডিভাইসগুলির জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য। দলটি আরও দেখেছে যে ন্যানো-ইমিটারের ডাইপোল অভিযোজন নির্ধারণ করতে পাড়ের আকৃতি ব্যবহার করা যেতে পারে, প্যারাবোলিক আকৃতিটি সামান্য বাঁকের পরামর্শ দেয় (বৃত্তাকার প্রান্তগুলি সাবস্ট্রেটের সমতলে ঠিক 90° কোণ নির্দেশ করে) .

পুরু ন্যানোপ্লেটলেটগুলি শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং পুরু ডাইলেক্ট্রিকগুলির ফলে এসপিপি প্রচারের দূরত্ব দীর্ঘতর হয়। বিভিন্ন অস্তরক পদার্থ (টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড; এবং মনোলেয়ার টাংস্টেন ডিসেলেনাইড) ব্যবহার করে গবেষণায় ইঙ্গিত দেওয়া হয়েছে যে, বৈদ্যুতিক-ক্ষেত্রের সীমাবদ্ধতা বৃদ্ধির কারণে, একটি বৃহত্তর অস্তরক পারমিটিভিটিও দীর্ঘতর প্রচারের দূরত্বের ফলে। এটি জানা গুরুত্বপূর্ণ, কারণ প্রচারের দূরত্ব সরাসরি SPPs দ্বারা শক্তি স্থানান্তরের সাথে সম্পর্কযুক্ত। জো সংক্ষিপ্ত করে যে "আমরা পৃথক ন্যানোস্কেল নির্গমনকারীর আশেপাশে এসপিপিগুলির মাধ্যমে উপ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য-স্কেল শক্তি প্রবাহ খুঁজে পাই, কল্পনা করি এবং বৈশিষ্ট্যযুক্ত করি।"

দলটি দেখিয়েছে যে টিপ-বর্ধিত ন্যানোস্পেকট্রোস্কোপি হল এসপিপি সিস্টেমের কাছাকাছি-ক্ষেত্রের অধ্যয়নের জন্য একটি শক্তিশালী হাতিয়ার, যা বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য যেমন ডাইপোল ওরিয়েন্টেশন এবং নমুনা ডিজাইনের প্রভাব নির্ধারণ করতে দেয়। "এক্সিটোনিক সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে উপ-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ফোটোনিক ঘটনাকে চিত্রিত করার এবং পরীক্ষা করার ক্ষমতা [নিকট-ক্ষেত্র স্ক্যানিং অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি] মৌলিক গবেষণার পাশাপাশি অর্ধপরিবাহী চরিত্রায়নের জন্য একটি মূল্যবান হাতিয়ার করে তোলে," বলেছেন দীপ জারিওয়ালা, যিনি কাজ বর্ণনা কাগজে সংশ্লিষ্ট লেখক. ব্যবহারিক ন্যানো-অপ্টোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসগুলির বিকাশে এসপিপি সিস্টেমগুলির এইরকম একটি বর্ধিত বোঝাপড়া অমূল্য হবে।

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ডেটা ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• অ্যাড্রিয়েন অ্যাশলির সাথে ভবিষ্যত মিন্টিং। এখানে প্রবেশ করুন.
• PREIPO® এর সাথে PRE-IPO কোম্পানিতে শেয়ার কিনুন এবং বিক্রি করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/surface-plasmon-polaritons-launched-by-nano-emitters-are-imaged-in-the-near-field/