धातुएं इन्फ्रारेड और ऑप्टिकल तरंग दैर्ध्य पर कैनोनिकल प्लास्मोनिक मीडिया हैं, जो किसी को नैनोस्केल पर प्रकाश का मार्गदर्शन और हेरफेर करने की अनुमति देती हैं। धातुएँ गर्मी और बिजली को स्थानांतरित करने में उत्कृष्ट हैं, लेकिन उन्हें अक्सर प्रकाश के संचालन का साधन नहीं माना जाता है।
द्वारा एक नया अध्ययन कोलंबिया विश्वविद्यालय एक ऐसी धातु के बारे में रिपोर्ट जो इसके माध्यम से प्रकाश का संचालन कर सकती है।
वैज्ञानिक ZrSiSe नामक अर्धधातु सामग्री के ऑप्टिकल गुणों की जांच कर रहे हैं। 2020 में, उन्होंने पाया कि ZrSiSe इलेक्ट्रॉनिक समानताएँ साझा करता है graphene. उन्नत इलेक्ट्रॉनिक सहसंबंध, डायराक सेमीमेटल्स के लिए असामान्य, ZrSiSe में मौजूद हैं।
ग्राफीन के विपरीत, एक एकल, परमाणु-पतली कार्बन परत, ZrSiSe एक त्रि-आयामी धात्विक क्रिस्टल है। यह उन परतों से बना है जो विमान के अंदर और बाहर की दिशाओं में अलग-अलग व्यवहार करती हैं। इस गुण को अनिसोट्रॉपी के नाम से जाना जाता है।
यिनमिंग शाओ, जो अब कोलंबिया में पोस्टडॉक हैं, ने कहा, “यह एक सैंडविच की तरह है: एक परत धातु की तरह काम करती है जबकि अगली परत एक इन्सुलेटर की तरह काम करती है। जब ऐसा होता है, तो प्रकाश कुछ आवृत्तियों पर धातु के साथ असामान्य रूप से संपर्क करना शुरू कर देता है। उछलने के बजाय, यह ज़िगज़ैग पैटर्न में सामग्री के अंदर यात्रा कर सकता है, जिसे हम हाइपरबोलिक प्रसार कहते हैं।
इस अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने प्रकाश की ऐसी ज़िगज़ैग गतिविधियों या तथाकथित हाइपरबोलिक वेवगाइड मोड को देखने के लिए विभिन्न मोटाई के ZrSiSe नमूनों का उपयोग किया। ये वेवगाइड, जो प्लास्मोंस हैं, तब उत्पन्न होते हैं जब प्रकाश फोटॉन इलेक्ट्रॉन दोलनों के साथ मिलकर बनते हैं संकर क्वासिपार्टिकल्स जो किसी सामग्री के माध्यम से प्रकाश को निर्देशित कर सकता है।
वैज्ञानिकों ने नोट किया, "यह ZrSiSe की इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तरों की अनूठी श्रृंखला है, जिसे इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना कहा जाता है, जिसने टीम को इस सामग्री में उनका निरीक्षण करने की अनुमति दी।"
प्लास्मोंस एक नमूने में विशेषताओं को "बढ़ा" सकते हैं, जिससे वैज्ञानिकों को ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की विवर्तन सीमा से परे देखने में मदद मिलती है, जो अन्यथा उनके द्वारा उपयोग किए जाने वाले प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से छोटे विवरणों को अलग करने में असमर्थ होते हैं।
शाओ कहा, "हाइपरबोलिक प्लास्मोंस का उपयोग करके, हम सैकड़ों गुना लंबे इन्फ्रारेड प्रकाश का उपयोग करके 100 नैनोमीटर से कम की सुविधाओं को हल कर सकते हैं।"
“ZrSiSe को अलग-अलग मोटाई में छीला जा सकता है, जिससे यह नैनो-ऑप्टिक्स अनुसंधान के लिए एक दिलचस्प विकल्प बन जाता है जो अल्ट्रा-थिन सामग्रियों को बढ़ावा देता है। लेकिन, यह संभवतः मूल्यवान होने वाली एकमात्र सामग्री नहीं है - यहां से, समूह अन्य लोगों का पता लगाना चाहता है जो ZrSiSe के साथ समानताएं साझा करते हैं लेकिन उनमें और भी अधिक अनुकूल तरंग-मार्गदर्शक गुण हो सकते हैं। इससे हमें मदद मिल सकती है मूलभूत प्रश्नों का पता लगाने के लिए अधिक कुशल ऑप्टिकल चिप्स और बेहतर नैनो-ऑप्टिक्स दृष्टिकोण विकसित करना क्वांटम सामग्री".
जर्नल संदर्भ:
- यिनमिंग शाओ एट अल। इन्फ्रारेड प्लास्मोन हाइपरबोलिक नोडल धातु के माध्यम से फैलते हैं। विज्ञान अग्रिम (2022)। DOI: 10.1126/sciadv.add6169
