Plazmonik Lazer Nanodot Dizisi

Bir nanodot dizisinin manyetizasyonunu değiştirerek bir plazmonik lazer açılır (üstte) ve kapatılır (altta). Yakınlaştırılmış ekler, tek bir nanodot etrafındaki manyetik alanı gösterir. Kredi: Aalto Üniversitesi

Nanolazerleri mıknatıslarla kontrol etmek, daha sağlam optik sinyalleşme için zemin hazırlar.

Aalto Üniversitesi’nden yeni bir araştırma, nanolazerleri açıp kapatmak için bir manyetik alan kullanılabilir. Bu keşfin altında yatan fizik, harici kesintiler tarafından rahatsız edilemeyen optik sinyallerin geliştirilmesinin yolunu açarak, sinyal işlemede benzeri görülmemiş bir sağlamlığa yol açar.

Lazerler, ışığı geniş bantlı iletişim ve tıbbi teşhis cihazları gibi çeşitli alanlarda yararlı olan son derece parlak ışınlara yoğunlaştırır. Yaklaşık on yıl önce, plazmonik nanolazerler olarak bilinen son derece küçük ve hızlı lazerler geliştirildi. Bu nanolazerler, geleneksel lazerlerden potansiyel olarak daha verimlidir ve birçok alanda büyük avantajlara sahiptirler; örneğin, nanolazerler tıbbi teşhiste kullanılan biyosensörlerin hassasiyetini artırmıştır.

Şimdiye kadar, nanolazerleri açıp kapatmak, onları ya mekanik olarak ya da ısı ya da ışık kullanımıyla doğrudan manipüle etmeyi gerektirdi. Şimdi, araştırmacılar nanolazerleri uzaktan kontrol etmenin bir yolunu buldular.

“Buradaki yenilik, lazer sinyalini harici bir manyetik alanla kontrol edebilmemizdir. Aalto Üniversitesi’nden Profesör Sebastiaan van Dijken, “Manyetik nanoyapılarımızın etrafındaki manyetik alanı değiştirerek lazeri açıp kapatabiliriz” diyor.

Ekip bunu, normalden farklı malzemelerden plazmonik nanolazerler yaparak başardı. Altın veya gümüş gibi olağan asil metaller yerine, sürekli bir altın tabakası ve yalıtkan silikon dioksit üzerinde desenli manyetik kobalt-platin nanodotlar kullandılar. Analizleri, etki için hem malzemenin hem de nanodotların periyodik dizilerdeki düzeninin gerekli olduğunu gösterdi.

Fotonik, son derece sağlam sinyal işlemeye doğru ilerliyor

Yeni kontrol mekanizması, optik sinyalleri kullanan bir dizi cihazda faydalı olabilir, ancak ortaya çıkan topolojik fotonik alanı üzerindeki etkileri daha da heyecan verici. Topolojik fotonik, dış bozulmalardan etkilenmeyen ışık sinyalleri üretmeyi amaçlar. Bu, çok sağlam sinyal işleme sağlayarak birçok alanda uygulamalara sahip olacaktır.

Van Dijken, “Fikir, topolojik olan, taşınmalarına ve herhangi bir rahatsızlığa karşı korunmalarına izin veren belirli özelliklere sahip belirli optik modlar oluşturabilmenizdir” diye açıklıyor. “Bu, cihazda kusurlar varsa veya malzeme pürüzlü olduğu için, topolojik olarak korunduğu için ışığın rahatsız edilmeden geçebileceği anlamına gelir.”

Şimdiye kadar, manyetik malzemeler kullanılarak topolojik olarak korunan optik sinyaller oluşturmak, güçlü manyetik alanlar gerektirdi. Yeni araştırma, manyetizmanın bu bağlamdaki etkisinin, belirli bir simetriye sahip bir nanoparçacık dizisi kullanılarak beklenmedik şekilde güçlendirilebileceğini gösteriyor. Araştırmacılar, bulgularının yeni, nano ölçekli, topolojik olarak korunan sinyallere giden yolu gösterebileceğine inanıyorlar.

“Normalde, manyetik malzemeler ışığın absorpsiyonunda ve polarizasyonunda çok küçük bir değişikliğe neden olabilir. Bu deneylerde, optik tepkide yüzde 20’ye varan çok önemli değişiklikler ürettik. Bu daha önce hiç görülmedi” diyor van Dijken.

Akademi Profesörü Päivi Törmä, “bu sonuçların, manyetizasyon etkilerinin uygun bir nanoparçacık dizi geometrisi seçimiyle güçlendirildiği topolojik fotonik yapıların gerçekleştirilmesi için büyük bir potansiyele sahip olduğunu” ekliyor.

Bu bulgular, Profesör van Dijken liderliğindeki Nanomanyetizma ve Spintronics grubu ile her ikisi de Aalto Üniversitesi Uygulamalı Fizik Bölümü’nde görev yapan Profesör Törmä tarafından yönetilen Kuantum Dinamikleri grubu arasındaki uzun süreli işbirliğinin sonucudur.

Referans: Francisco Freire-Fernández, Javier Cuerda, Konstantinos S. Daskalakis, Sreekanth Perumbilavil, Jani-Petri Martikainen, Kristian Arjas, Päivi Törmä ve Sebastiaan van Dijken, “Bir plazmonik lazerin manyetik açma-kapama anahtarı”, 23 Aralık 2021 Doğa Fotoniği.
DOI: 10.1038 / s41566-021-00922-8





#Nanolazerleri #Değiştirmek #İçin #Mıknatısları #Kullanmak #Daha #İyi #Fotoniklere #Yol #Açıyor