انجمن سرامیک ایران- اخبار و تازه ها
یک کنترل از راه دور برای مواد کاربردی

حذف تصاویر و رنگ‌ها  | 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
نشانی مطلب در وبگاه انجمن سرامیک ایران:
http://icers.ir/find.php?item=1.165.597.fa
برگشت به اصل مطلب