دانشمندان موفق به ایجاد نوع جدیدی از ذرات حامل انرژی شدند!

0
40

بیگ بنگ: فرآیندی مهندسی بر روی نوع جدیدی از ذرات به نام “پلکسیتون های توپولوژیک” توسط محققان آمریکایی انجام شده است که میتواند در بازدهی بیشتر انتقال انرژی در سلولهای خورشیدی و دیگر انواع مدارات فوتونی کمک های شایانی انجام دهد.

light-electrons_1024به گزارش بیگ بنگ، برای فهمیدن اینکه چه چیزی در این پلکسیتون های توپولوژیک جدید متفاوت است نیازمندیم تا به مباحث فیزیک پایه در خصوص برهمکنش میان ماده و نور در مقیاسهای بسیار کوچک مراجعه کنیم. تیم سندیگو متعلق به دانشگاه کالیفرنیا موفق به بهبود در فرآیندی با عنوان انتقال انرژی اکسیتون(EET) شده اند، این حالت توضیح میدهد که نور و ماده در برخورد با یکدیگر چگونه به مبادله ی انرژی می پردازند.

یکی از بیوشمیست های تیم بنام جوئل ین ژو میگوید: « انرژی در یک مولکول بین نور و ماده (به اصطلاح پلاسمون) به عقب و جلو جریان پیدا میکند(به اصطلاح اکسیتون). وقتی این تبادل بسیار سریعتر از نرخ واپاشی مربوطه انجام میشود هویت منفرد هر یک از ذرات اکسیتون و پلاسمون از دست میرود و آنها در یک فرم مزدوج و به صورت پلکسیتون خود را نشان میدهند.»

به بیان دیگر EET به خودی خود فقط در فواصل بسیار کوتاهی در حدود یک صد میلیونیوم متر امکانپذیر است. اما یک راه گسترش بخشیدن این فاصله ایجاد پلکسیتون ها در یک کریستال مولکولی است که در ترکیب با پلاسمون ها از کنش و واکنش بین نور و ماده به وجود می آیند. مطابق تحقیقات مشخص شد که این فرآیند عامل افزایش محدوده ی EET به چیزی در حدود قطر یک تار موی انسان است اما تحت کنترل در آوردن این جریان انرژی کار ِ بسیار دشواری است.

فیزیکدانان دانشگاه یو سی سن دیگو، انستیتوی تکنولوژی ماساچوست و دانشگاه هاروارد از موادی به نام عایق های توپولوژیکی استفاده کردند که پلکسیتونها را وادار میکنند تا در یک جهت حرکت کنند و این به آن معنی است که دانشمندان میتوانند جریان انرژی نوری(تابشی) را در اندازه و مقیاسهایی بسیار کوچک کنترل کنند. “جوئل ین ژو” از دانشگاه یو اس سندیگو گفت: « فهمیدن مکانیزم بنیادی EET بهبود یافته میتواند راه جایگزینی را در شیوه تفکر درباره ی طراحی سلولهای خورشیدی و یا اینکه چه انرژی هایی میتوانند در مقیاس نانو انتقال یابند پیشنهاد میکند.»

light-based-computers-june_600“جوئل ین ژو” میگوید: « آینده ی هیجان انگیز عایق های توپولوژیکی این است که حتی اگر مواد ناقص بوده و ناخالصی داشته باشند، در جایی که الکترون در یک جهت شروع به حرکت میکند نمیتوانند به عقب برگردند و این مسئله فرآیند انتقال الکترون را بهبود می بخشد.» به بیان دیگر میتوان گفت الکترون ها نسبت به ناخالصی ها بی توجه هستند. یکی از کاربردهای این تحقیقات این است که میتواند مهندسان را قادر سازد تا نوعی “کلید پلکسیتونی” بسازند که میتواند انرژی را به صورت انتخابی در پنل های خورشیدی یا انواع دیگر ابزارهای برداشت کننده ی نور پخش کنند.

محققان بر این باورند که پلکسیتون ها در آینده در توسعه ی نانو الکترونیک نوری بسیار حیاتی خواهند بود. توانایی در در کنترل آنها در این مسیر میتواند یک قدم بزرگ رو به جلو باشد. مدارهای فتونیک مینیاتوری که امروزه دارای ساختار سیلیکونی هستند پتانسیل این را دارند که ده ها بار کوچکتر شوند. بنابراین امکان دارد این پلکسیتون های توپولوژیکی تغییراتی در دستگاه هایی که به صورت روزمره مورد استفاده قرار میگیرند، ایجاد کند؛ باید منتظر بود! جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریه ی Nature Communications منتشر شده است.

مترجم: مهدی عسگری/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com


دیدگاهتان را بنویسید

Please enter your comment!
Please enter your name here

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.