Kornel alimləri simmetrik yarımkeçirici hissəcikləri qeyri-adi yüngül əyilmə xüsusiyyətlərinə malik filmlər istehsal edən mürəkkəb burulmuş, spiral strukturlara və ya “xiral” materiallara çevirmək üçün yeni bir texnika inkişaf etdirdilər.

“Science” jurnalındakı məqalədə təfərrüatları açıqlanan kəşf, displeylər, sensorlar və optik rabitə cihazları kimi işığın qütbləşməsinə nəzarət edən texnologiyalarda inqilab edə bilər.

Xiral materiallar xüsusidir, çünki onlar işığı döndərə bilirlər. Onları yaratmağın bir yolu, işığın bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olan və enerji paylaşan eksitonlar yaratmaq üçün nanomaterialları həyəcanlandırdığı həyəcan birləşməsidir. Tarixən, eksitonla əlaqəli şiral materiallar üzvi, karbon əsaslı molekullardan hazırlanmışdır. Onları qeyri-üzvi yarımkeçiricilərdən yaratmaq, sabitliyi və tənzimlənə bilən optik xüsusiyyətlərinə görə nanomaterial qarşılıqlı təsirlərə lazım olan dəqiq nəzarət sayəsində olduqca çətin olduğunu sübut etdi.

Cornell Engineering-in materialşünaslıq və mühəndislik üzrə dosenti və tədqiqatın baş müəllifi Riçard D.Robinsonun laboratoriyasından olan alimlər kadmium əsaslı yarımkeçirici birləşmələrdən hazırlanmış “sehrli ölçülü çoxluqlar”dan istifadə etməklə bu çətinliyin öhdəsindən gəldilər.

Sehrli ölçülü klasterlər unikal nanohissəciklərdir, çünki onlar bir-birinin eyni nüsxələridir, ölçüsündə davamlı olaraq dəyişə bilən bir çox nanohissəciklərdən fərqli olaraq yalnız diskret ölçülərdə mövcuddur. Robinson Qrupunun əvvəlki tədqiqatı bildirmişdir ki, nanoklasterlər nazik təbəqələrə emal edildikdə , onlar şirallığın əsas imzası olan dairəvi dikroizm nümayiş etdirmişlər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1738311426&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-materials-nano-semiconductors-game-changer.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xNjAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTYwIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xNjAiXV0sMF0.&dt=1738311426011&bpp=1&bdt=84&idt=152&shv=r20250129&mjsv=m202501270101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738311198%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738311198%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738311198%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2389053583437&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1945&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95348683%2C95349948%2C31089715%2C31090068%2C31090073%2C95344787%2C95350442%2C95350548%2C31090016%2C95347432&oid=2&pvsid=1620477688393562&tmod=2122221295&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=157

“Dairəvi dikroizm, materialın sol və sağ əlli dairəvi qütbləşmiş işığı fərqli şəkildə qəbul etməsi deməkdir, məsələn, vida iplərinin bir şeyin hansı tərəfə dönməsini diktə etməsi kimi” Robinson izah etdi. “Biz başa düşdük ki, filmin qurutma həndəsəsinə diqqətlə nəzarət etməklə onun strukturuna və şirallığına nəzarət edə bilərik. Biz bunu adətən üzvi materiallarda olan bir xüsusiyyəti qeyri-üzvi dünyaya gətirmək üçün bir fürsət kimi gördük.”

Tədqiqatçılar xətti nanoklaster birləşmələrini spiral formalara çevirmək üçün menisküslə idarə olunan buxarlanmadan istifadə edərək, ölçüləri bir neçə kvadrat millimetr olan homoxiral domenlər əmələ gətirdilər. Bu filmlər qeyri-üzvi yarımkeçirici materiallar üçün əvvəllər bildirilmiş rekord dəyərləri təxminən iki böyüklük dərəcəsi ilə üstələyərək, olduqca böyük işıq maddə reaksiyası nümayiş etdirir.

“Fərqli nanoklaster kompozisiyaları ilə işləyən, ultrabənövşəyidən infraqırmızıya qədər işıqla qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün filmləri uyğunlaşdırmağa imkan verən metodun çox yönlü olması məni həyəcanlandırır” dedi tətbiqi və tətbiqi sahə üzrə doktorant Tomas Uqras. tədqiqata rəhbərlik edən mühəndis fizikası.

“Quraşdırma texnikası nanoklaster liflərinə yalnız şirallığı deyil, həm də xətti düzülməni aşılayır, bu da filmləri həm dairəvi, həm də xətti qütbləşmiş işığa həssas edir və metamateriala bənzər optik sensorlar kimi funksionallığını artırır.”

Bu kəşf işığın qütbləşməsinə nəzarət edən texnologiyalarda inqilab yarada bilər və holoqrafik 3D displeylər, otaq temperaturunda kvant hesablamaları, ultra aşağı gücə malik cihazlar və ya qan qlükoza səviyyəsini qeyri-invaziv analiz edən tibbi diaqnostika kimi yeni innovasiyalara səbəb ola bilər. Tapıntılar həmçinin biologiya və nanotexnologiyada gələcək tədqiqatlara məlumat verə biləcək DNT kimi təbii şiral strukturların formalaşması ilə bağlı fikirlər təqdim edir.

“Biz çoxluq ölçüsü, tərkibi, oriyentasiya və yaxınlıq kimi amillərin şiroptik davranışa necə təsir etdiyini anlamaq istəyirik” dedi Robinson. “Bu, mürəkkəb bir elmdir, lakin bunu üç fərqli material sistemində nümayiş etdirmək bizə tədqiq etmək üçün çox şey olduğunu bildirir və tədqiqat və tətbiqlər üçün yeni qapılar açır.”

Robinson dedi ki, gələcək iş texnikanı nanoplateletlər və kvant nöqtələri kimi digər materiallara da genişləndirməyə , həmçinin cihazları yarımkeçirici materialların nazik təbəqələri ilə örtən sənaye miqyaslı istehsal prosesləri üçün prosesi təkmilləşdirməyə yönəldiləcək .

Daha çox məlumat: Thomas J. Ugras et al, Achiral yarımkeçiricilərin müstəsna dairəvi dikroizmlə şiral domenlərə çevrilməsi, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.ado7201

Jurnal məlumatı: Elm 

Cornell Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir