| تاریخ ارسال: 1401/3/25 |
تهیج شدید مادون قرمز میانی به عنوان یک ابزار قدرتمند برای کنترل خواص مغناطیسی، فروالکتریک و ابررسانایی مواد پیچیده نشان داده شدهاست. فونونیک غیرخطی برای این منظور، کلیدی است؛ زیرا اتم‌های خاص را از موقعیت‌های تعادلی خود دور میکند تا برهم‌کنش‌های میکروسکوپی را دستکاری کند. تاکنون تصور میشد که این اثر تنها در حجم برانگیخته ی نوری رخ میدهد. اکنون، پژوهشگران در هامبورگ کشف کردند که معکوس شدن پلاریزاسیون در نیوبات لیتیوم فروالکتریک (LiNbO۳) حتی در مناطقی به دور از ضربه ی مستقیم نور نیز رخ میدهد. پدیده‌ای که تاکنون ناشناخته بود، که فونونیک غیرخطی غیرمحلی نامیده میشود، در مجلهی Nature Physics منتشر شده است.
مواد فروالکتریک مانند LiNbO۳، دارای پلاریزاسیون الکتریکی ساکن هستند که توسط خطوط بار مثبت و منفی ایجاد میشود که می توانند با یک میدان الکتریکی تعویض شوند. این ویژگی منحصر به فرد، این مواد را به بلوک اصلی ساختمان بسیاری از اجزای الکترونیکی مدرن در تلفن های هوشمند، لپ تاپ ها و دستگاه های تصویربرداری اولتراسوند تبدیل میکند. استفاده از نور لیزر برای تغییر پلاریزاسیون فروالکتریک، یک رویکرد جدید است که فرآیندهای بسیار سریع را امکانپذیر میکند و گامی کلیدی در توسعه ی کلیدهای نوری فوق سریع بسیار کارآمد برای دستگاه های جدید خواهد بود.
پژوهشگران گروه Andrea Cavalleri در مؤسسه ساختار و دینامیک ماکس پلانک (MPSD) از پالس‌های فروسرخ میانی برای تهیج سطح بلور LiNbO۳ استفاده کردند و ارتعاش قوی را در سراسر ناحیه‌ای که در عمق ۳ میکرومتری از بلور قرار داشت به راه انداختند. سپس، آنها از روشی به نام فمتوثانیه تهیج پراکندگی رامان برای اندازه گیری تغییرات فوق سریع پلاریزاسیون فروالکتریک در سراسر ضخامت کامل بلور ۵۰ میکرومتری استفاده کردند. اندازه‌گیری‌ها نشان داد که پالس‌های نور با چگالی انرژی بسیار بالا باعث می‌شوند که پلاریزاسیون فروالکتریک در کل بلور معکوس شود. با استفاده از روش‌های محاسباتی برای شبیه‌سازی اثرات فونونیکهای غیرخطی در LiNbO۳، نویسندگان دریافتند که امواج پلاریزاسیونی قوی به نام پلاریتون‌ها از حجم کوچکی که پالس نور از آن عبور میکند، پدیدار میشود و در سراسر عمق باقی‌ماندهی بلور حرکت میکند. اعتقاد بر این است که این امواج پلاریتون نقش مهمی در تغییر پلاریزاسیون فروالکتریک در سراسر بخش‌هایی از بلور دارند که توسط پالس نور دست نخورده هستند.
نتایج گزارش شده توسط Henstridge و همکاران، یک قطعه ی جدید هیجان انگیز را به پازل گریزان فروالکتریک فوق سریع اضافه میکند، که درک آن میتواند به اجزای دستگاه جدید مانند کلیدهای نوری پایدار منجر شود. به‌طور گسترده‌تر، این پژوهش سؤال بزرگی را در مورد امکان نمایش نوع مشابهی از این رفتار غیرمحلی در سیستم‌های گذشته و آینده که توسط فونونیک غیرخطی هدایت می‌شوند، باز میکند. توانایی دستکاری ویژگی‌های عملکردی در یک فاصله میتواند قلمرو امکانات را برای ترکیب فونونیک های غیرخطی در دستگاه‌های یکپارچه و سایر مواد پیچیده گسترش دهد و راه‌های جدیدی را برای کنترل سیستم‌ها با نور باز کند.
منبع:
https://nano-magazine.com/news/۲۰۲۲/۳/۱۰/a-remote-control-for-functional-materials
نویسندگان:دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان-مهندس ریحانه گودرزی
مواد فروالکتریک مانند LiNbO۳، دارای پلاریزاسیون الکتریکی ساکن هستند که توسط خطوط بار مثبت و منفی ایجاد میشود که می توانند با یک میدان الکتریکی تعویض شوند. این ویژگی منحصر به فرد، این مواد را به بلوک اصلی ساختمان بسیاری از اجزای الکترونیکی مدرن در تلفن های هوشمند، لپ تاپ ها و دستگاه های تصویربرداری اولتراسوند تبدیل میکند. استفاده از نور لیزر برای تغییر پلاریزاسیون فروالکتریک، یک رویکرد جدید است که فرآیندهای بسیار سریع را امکانپذیر میکند و گامی کلیدی در توسعه ی کلیدهای نوری فوق سریع بسیار کارآمد برای دستگاه های جدید خواهد بود.
پژوهشگران گروه Andrea Cavalleri در مؤسسه ساختار و دینامیک ماکس پلانک (MPSD) از پالس‌های فروسرخ میانی برای تهیج سطح بلور LiNbO۳ استفاده کردند و ارتعاش قوی را در سراسر ناحیه‌ای که در عمق ۳ میکرومتری از بلور قرار داشت به راه انداختند. سپس، آنها از روشی به نام فمتوثانیه تهیج پراکندگی رامان برای اندازه گیری تغییرات فوق سریع پلاریزاسیون فروالکتریک در سراسر ضخامت کامل بلور ۵۰ میکرومتری استفاده کردند. اندازه‌گیری‌ها نشان داد که پالس‌های نور با چگالی انرژی بسیار بالا باعث می‌شوند که پلاریزاسیون فروالکتریک در کل بلور معکوس شود. با استفاده از روش‌های محاسباتی برای شبیه‌سازی اثرات فونونیکهای غیرخطی در LiNbO۳، نویسندگان دریافتند که امواج پلاریزاسیونی قوی به نام پلاریتون‌ها از حجم کوچکی که پالس نور از آن عبور میکند، پدیدار میشود و در سراسر عمق باقی‌ماندهی بلور حرکت میکند. اعتقاد بر این است که این امواج پلاریتون نقش مهمی در تغییر پلاریزاسیون فروالکتریک در سراسر بخش‌هایی از بلور دارند که توسط پالس نور دست نخورده هستند.
نتایج گزارش شده توسط Henstridge و همکاران، یک قطعه ی جدید هیجان انگیز را به پازل گریزان فروالکتریک فوق سریع اضافه میکند، که درک آن میتواند به اجزای دستگاه جدید مانند کلیدهای نوری پایدار منجر شود. به‌طور گسترده‌تر، این پژوهش سؤال بزرگی را در مورد امکان نمایش نوع مشابهی از این رفتار غیرمحلی در سیستم‌های گذشته و آینده که توسط فونونیک غیرخطی هدایت می‌شوند، باز میکند. توانایی دستکاری ویژگی‌های عملکردی در یک فاصله میتواند قلمرو امکانات را برای ترکیب فونونیک های غیرخطی در دستگاه‌های یکپارچه و سایر مواد پیچیده گسترش دهد و راه‌های جدیدی را برای کنترل سیستم‌ها با نور باز کند.
منبع:
https://nano-magazine.com/news/۲۰۲۲/۳/۱۰/a-remote-control-for-functional-materials
نویسندگان:دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان-مهندس ریحانه گودرزی