استفاده از درخشش نانولوله های کربنی برای ایجاد تجهیزات پیشرفته

به گزارش مجله تیتر ۱۲ به نقل از ایسنا، هنگامی که نور توسط یک صفحه تخت از اتم ها که به عنوان آنتن عمل می کنند جذب می شود، این انرژی به نانولوله هدایت می شود و در چنین شرایطی، نانولوله های کربنی می توانند به طور قابل توجهی بدرخشند. این پیشرفت را می توان در توسعه دستگاه های کوچک اعمال کرد، دستگاه هایی که می توانند در پدیده های کوانتومی استفاده شوند.

نانولوله های کربنی مانند سیم های بسیار نازک و توخالی با قطر نانومتر هستند. آنها راه های مختلفی برای تولید نور دارند. به عنوان مثال، یک پالس لیزر می تواند حفره هایی با بار مثبت ایجاد کند و همزمان الکترون هایی با بار منفی ایجاد کند. هنگامی که این بارهای مخالف با هم ترکیب می شوند، می توانند یک اکسایتون ایجاد کنند، یک حالت پرانرژی که می تواند قبل از آزاد شدن انرژی خود به عنوان نور، مسافت زیادی را در نانولوله طی کند. این پدیده به طور بالقوه می تواند برای ایجاد دستگاه های نانو نوری مورد استفاده قرار گیرد.

متأسفانه، سه مانع برای استفاده از لیزر برای تولید اکسیتون ها در نانولوله های کربنی وجود دارد. اولاً، پرتو لیزر اغلب ۱۰۰۰ برابر بزرگتر از نانولوله است، بنابراین نانولوله انرژی نسبتا کمی را جذب می کند. دوم، امواج نور باید دقیقاً با نانولوله هماهنگ شوند تا انرژی آنها به طور مؤثر توزیع شود. سوم، الکترون های موجود در نانولوله کربنی فقط می توانند نور را در یک طول موج مشخص جذب کنند.

برای دور زدن این محدودیت ها، محققان به یک ماده دو بعدی روی آوردند که ورقه ای به ضخامت چند اتم است. این لایه به دلیل سطح بزرگی که دارد، می‌تواند نور بیشتری جذب کند و در تبدیل پالس‌های لیزر به اکسیتون بسیار کارآمدتر است.

این تیم نانولوله های کربنی را روی یک بستر عایق تولید می کند. سپس آنها یک پوسته نازک اتمی از تنگستن دیزلنید را در بالای نانولوله ها قرار دادند. هنگامی که پالس‌های لیزر به این پوسته برخورد می‌کنند، اکسیتون‌هایی تولید می‌کنند که قبل از انتشار نور با طول موج بلندتر از لیزر، به داخل و در طول نانولوله حرکت می‌کنند. هر اکسایتون تنها به یک تریلیونم ثانیه نیاز داشت تا طول نانولوله را طی کند.

با ارزیابی نانولوله‌ها، محققان به شکل بهینه نانولوله‌ها دست یافتند که باعث انتقال اکسیتون‌ها از مواد دو بعدی می‌شود. آنها می خواهند با طراحی این سازه سازه های نیمه هادی جدیدی تولید کنند.

پایان