پلاسمون‌های ناهمسانگرد در مواد شبه‌فلز دوبعدی

کشف پلاسمون‌های ناهمسانگرد در مواد شبه‌فلز دوبعدی توسط یک تیم از فیزیکدانان دانشگاه ملی سنگاپور ( UNS ) انجام شد .

فیزیکدانان دانشگاه ملی سنگاپور ( UNS ) رفتار بار جمعی ناهمسانگرد جدیدی را در محدوده مادون قرمز میانی ( Mid – infrared ) در فاز شبه فلزی دی کالکوژنایدهای دو بعدی فلز واسطه  ( two – dimensional ( 2 – D ) transition – metal dichalcogenides ( TMDs ) )  کشف کردند .

ساختارهای الگویی دوره‌ای با ابعاد کم ، مانند سیستم‌های لایه‌ای دو بعدی یا ساختارهای زنجیره‌ای تک بعدی  در سیستم‌های مواد ، بدلیل فعل و انفعالات ذرات در سیستم ( فعل و انفعالات بس ذره‌ای ( many- body interactions ) ) ، پدیده‌های موجی جذابی را به نمایش می‌گذارند . این ساختارهای دوره‌ای با ابعاد کم ، خصوصیات منحصر به فردی در مواد ایجاد می‌کنند . علاوه بر این ، برای انجام پژوهش‌های مختلف ( در کاربردهای مختلف ) اشتیاق قابل توجهی ایجاد کرده است .

تصویر مربوط به پلاسمون‌های ناهمسانگرد در مواد شبه‌فلز دوبعدی

فاز شبه فلز دو بعدی TMDs دارای یک پیکربندی ساندویچی ناهموار است که در آن اتم‌های فلز واسطه ، یک ساختار زنجیره‌ای تک بعدی را  تشکیل می‌دهند ( شکل را مشاهده کنید ) . شکل سمت چپ تصویری از پلاسمون ناهمسانگرد در محدوده مادون قرمز میانی در فاز شبه فلز دو بعدی TMDs را نشان می‌دهد . شکل میانی فاز تک لایه شبه فلزی دی سلنید تنگستن  ( WSe_۲ ) را با ساختار تنگستن زیگ زاگی جهت دار  ( W ، نقاط آبی ) ،  که توسط خط چین‌های قرمز مشخص شده است ، نشان می‌دهد .  شکل سمت راست نیز شماتیکی از طیف بینی به روش بیضوی سنجی با وضوح بالا ، که برای جستوجوی پلاسمون‌ها در سیستم‌های فیلم نازک بکار می‌رود ، را نشان می‌دهد . این یک روش نوری غیر تهاجمی است که بر اساس تغییر در حالت قطبیت نور انجام می‌شود تا نور از سطح یک فیلم نازک بصورت مایل منعکس شود . این ساختار دوره‌ای تک بعدی باعث ایجاد خواص منحصر به فرد ناهمسانگرد می‌شود و بطور قابل توجهی بر ویژگی‌های الکترونیکیTMD های دو بعدی  تاثیر می‌گذارد .

جزئیات خبر پلاسمون‌های ناهمسانگرد در مواد شبه‌فلز دوبعدی

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور Andrew Wee از گروه فیزیک دانشگاه ملی سنگاپور ( UNS ) ، بطور مستقیم پلاسمون‌های جدیدی از مادون قرمز میانی را در فاز شبه فلزی دی سلنید تنگستن تک لایه ( WSe_۲ )  و دی سولفید مولیبدن  ( MoS_۲ )  مشاهده کرده است . WSe_۲  و MoS_۲ دارای یک فاز شبه فلزی و یک فاز نیمه رسانا هستند . این پدیده فقط در فاز شبه فلزی وجود دارد و در فاز نیمه رسانا وجود ندارد . محاسبات تئوری با استفاده از اصول اولیه نشان می‌دهد که این پلاسمون‌ها ماهیتی ناهمسانگرد دارند . این بدان معناست که با اینکه که آن‌ها در جهت عمود بر زنجیر زیگ زاگ فلز واسطه قرار دارند ، اما در طول زنجیره زیگ زاگ تکثیر نمی‌شوند . با ترکیب تکنیک‌های طیف سنجی با وضوح بالا و تجزیه و تحلیل دقیق اصول اولیه ، برهم‌کنش کولنی دوربرد بین زنجیرهای زیگ زاگ بعنوان مکانیزم اصلی محرک این رفتار جمعی تک بعدی شناخته شده است . این تیم تحقیقاتی یک رابطه احتمالی بین رفتار پلاسمون مشاهده شده و مکانیسم ابررسانای نامتعارف در فاز شبه فلزی دو بعدی TMDs ، در نظر گرفته است .

سخنان برخی از محققان پژوهش پلاسمون‌های ناهمسانگرد در مواد شبه‌فلز دوبعدی

دکتر Yin Xinmao یکی از محققان این تیم ، بیان کرد : ” فاز شبه فلز دو بعدی TMDs از زنجیره‌های فلزی زیگ زاگ تک بعدی تشکیل شده است که بطور دوره‌ای در یک محور واحد انباشته می‌شود و ویژگی‌های منحصر به فرد الکترونیکی و اپتوالکترونیکی ایجاد می‌کند .

یافته‌های این تیم در مورد پلاسمون‌های مادون قرمز میانی بطور بالقوه راه‌های جدیدی برای بهره برداری از پلاسمون‌ها در کاربردهای علمی و مهندسی ایجاد کرده است ؛ چرا که پلاسمون‌ها در فلزات معمولی فقط در محدوده فرابنفش تشکیل می‌شوند .

پرفسور Wee افزود ” مطالعه این رفتارهای بار جمعی ( charge collective modes ) در سیستم‌های زنجیره‌ای دو بعدی ، در توسعه کاربردهای نسل بعدی دارای اهمیت ویژه‌ای است . این کاربردها از ترانزیستورهای اثر میدانی گرفته تا سنسورهای نوری و سایر دستگاه‌های اپتوالکترونیکی را شامل می‌شوند . “

خلاصه‌ای از خبر پلاسمون‌های ناهمسانگرد در مواد شبه‌فلز دوبعدی

کشف پلاسمون‌های جدیدی از مادون قرمز میانی در فاز شبه فلزی دی سلنید تنگستن تک لایه ( WSe_۲ )  و دی سولفید مولیبدن  ( MoS_۲ ) در دانشگاه ملی سنگاپور ( UNS ) انجام شد . این پدیده فقط در فاز شبه فلزی این مواد رخ می‌دهد و اثبات شد که این پلاسمون‌ها ماهیتی ناهمسانگرد دارند .

منبع خبر : سایت www. phys.org

تاریخ انتشار خبر : ۷ مهر ماه ۱۳۹۹

کد خبر : ۶۴۵