جنرال لواء

يستخدم الباحثون الجرافين لحصر الضوء في حد الذرة الواحدة


الجرافين ، الذي بشر به الكثيرون على أنه مادة فائقة الجودة ، قدم بالفعل العديد من الاختراقات العلمية. الآن ، نشر باحثون من معهد العلوم الضوئية (ICFO) في برشلونة ، بالتعاون مع فريق في Graphene Flagship ، دراسة شرحوا فيها كيف تمكنوا من تقليل الضوء إلى سمك ذرة واحدة فقط.

يصف مقالهم المنشور في مجلة Science كيف استخدموا الجرافين لتقييد الضوء. سيفتح هذا الاكتشاف الأبواب أمام تصميم أجهزة استشعار ضوئية وأجهزة كشف ومفاتيح ضوئية بالغة الصغر. يأتي هذا الاكتشاف بعد سنوات من المحاولات لاستخدام المعادن لتقليص الضوء.

يصل باحثو الجرافين الرائد إلى المستوى النهائي لحبس الضوء - مساحة ذرة واحدة ، مما يمهد الطريق لمفاتيح ضوئية وكاشفات وأجهزة استشعار فائقة الصغر # غرافين # light @ ICFOnians @ UMinho_Oficialhttps: //t.co/bIBkAIdKUmpic.twitter.com / kpjJKCi9bj

- الجرافين الرائد (GrapheneCA) 20 أبريل 2018

جعل الجرافين الاختراق ممكنًا

يتغلب الجرافين على المشكلات التي واجهتها سابقًا. يوضح البروفيسور فرانك كوبينز الذي قاد البحث في ICFO: "لا يزال الجرافين يفاجئنا: لم يعتقد أحد أن حصر الضوء في حد الذرة الواحدة سيكون ممكنًا". "سيفتح مجموعة جديدة تمامًا من التطبيقات ، مثل الاتصالات الضوئية والاستشعار بمقياس أقل من نانومتر واحد."

"لا يزال الجرافين يفاجئنا: لم يعتقد أحد أن حصر الضوء في حد الذرة الواحدة سيكون ممكنًا."

وبينما يستمر الجرافين في مفاجأة العلماء ، يبدو أن الاكتشاف كان مفاجأة أيضًا. يقول David Alcaraz Iranzo ، المؤلف الرئيسي للورقة من ICFO: "في البداية كنا نبحث عن طريقة جديدة لإثارة بلازمونات الجرافين. وفي الطريق ، وجدنا أن العزل كان أقوى من ذي قبل وأن الخسائر الإضافية ضئيلة. قررنا الانتقال إلى حد الذرة الواحدة بنتائج مفاجئة ".

العلماء يكتشفون بالصدفة

تمكن الفريق من تحقيق الاختراق الهائل باستخدام أكوام من مواد ثنائية الأبعاد تسمى الهياكل غير المتجانسة لبناء جهاز بصري نانوي. استخدم الباحثون بعد ذلك طبقة أحادية من الجرافين أضافوا فوقها طبقة أحادية سداسية من نيتريد البورون لتعمل كعازل. استمروا في التراص ، ثم أضافوا مجموعة من القضبان المعدنية.

تم استخدام الجرافين بسبب خصائصه الموجهة للضوء ، وذلك بفضل إلكتروناته المتذبذبة المعروفة بالبلازمونات. كان البحث الأولي لمعرفة كيفية انتشار البلازمونات بين المعدن والجرافين. جاء الاكتشاف المفاجئ بعد أن قرر العلماء تقليل الفجوة بين المعدن والجرافين لمعرفة ما إذا كانت الطاقة ستفقد إذا حصروا الضوء.

يتم دراسة الجرافين للاستخدام في التطبيقات الطبية الحيوية على نطاق واسع وتظهر الاختبارات نتائج واعدة. في هذا الفيديو ، نشرح كيف يمكن استخدام الجرافين لتحسين حياة الناس.
> https://t.co/vLxU4D1Mxn
بقلم @ GrapheneCApic.twitter.com / A02rqPLncZ

- فاكس. Biociències UAB (Biociencies_UAB) 23 أبريل ، 2018

لا تزال الأجهزة الصغيرة بعيدة بعض الوقت

اكتشفوا أنه باستخدام طبقة أحادية سداسية من نيتريد البورون كفاصل ، لا تزال بلازمونات الجرافين نشطة وقادرة على الانتشار بحرية ، حتى عندما تكون محصورة في مساحة بسماكة ذرة واحدة فقط.

"الوصول إلى الحد الأقصى لحصر الضوء يمكن أن يؤدي إلى أجهزة جديدة ذات أبعاد صغيرة غير مسبوقة."

أوضح البروفيسور أندريا سي فيراري ، مسؤول العلوم والتكنولوجيا في شركة Graphene Flagship: "النتائج الرائعة التي تم الإبلاغ عنها في هذه الورقة هي شهادة على أهمية العلم المتطور للعمل الرائد". تؤدي إلى أجهزة جديدة ذات أبعاد صغيرة غير مسبوقة ".

في حين أنه قد يستغرق بعض الوقت قبل أن نرى تطبيقات هذا البحث في السلع الاستهلاكية ، فإن هذا الاختراق هو مجرد خطوة أخرى أقرب إلى محركات أقراص أرق وأخف وزنًا وأصغر في المستقبل.

العلم مفتوح مع الجرافين

الجرافين هو أول مادة ثنائية الأبعاد. لها العديد من الخصائص الفريدة التي يمكن استغلالها للبحث العلمي. منذ اكتشافه في عام 2004 حدثت العديد من الاختراقات العلمية. مخترعاها البروفيسوراندريه جيم والبروفيسوركوستيا نوفوسيلوف. حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 2010.


شاهد الفيديو: الجرافين الذي تسبب في ثورة تكنولوجية نعيشها الآن (شهر اكتوبر 2021).