José Tadeu Arantes, FAPESP

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

_{PbI 2-} də THz hiperbolik fonon-polyaritonlarının (HPhP) real məkan nano-görüntüsü. Müəllif: Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-69027-6

_{Atom baxımından nazik qurğuşun yodid ( PbI2} ) təbəqələrindən ibarət ikiölçülü lamellar kristal, terahers tezlik diapazonunda məlumat ötürmək üçün (elektronlar əvəzinə) işıq və mexaniki vibrasiyalardan istifadə edən yeni nəsil dövrələrin istehsalı üçün istifadə edilə bilər.

Braziliya Enerji və Materiallar Tədqiqatları Mərkəzinin (CNPEM) tədqiqatçıları, Lill Universitetinin (Fransa) və digər beynəlxalq qurumların həmkarları ilə əməkdaşlıq çərçivəsində bu texnologiyanı araşdırmış və nəticələrini Nature Communications jurnalında dərc etmişlər .

Terahers diapazonu, infraqırmızı və mikrodalğalı dalğalar arasında yerləşən elektromaqnit spektrinin aşağı enerjili bölgəsinə uyğundur. Buna baxmayaraq, yüksək sürətli rabitə texnologiyalarının inkişafı üçün çox vacib hesab olunur.

^{“Bu gün Wi-Fi və 5G bir neçə giqahers (GHz, 109} hers) tezlikdə işləyir . Lakin yüzlərlə giqahers və ya hətta terahers (1012 ^hers ) tezliklərinə doğru irəliləməyə maraq var, çünki tezlik nə qədər yüksəkdirsə, bant genişliyi və məlumat ötürmə qabiliyyəti də bir o qədər yüksəkdir”, – deyə Braziliya Sinxrotron İşıq Laboratoriyasının (LNLS-CNPEM) Imbuia şüa xəttinin rəhbəri və tədqiqatın koordinatoru Raul de Oliveira Freitas bildirib.

Tədqiqatda ucuz bir material olan qurğuşun yodidindən istifadə edərək, bu tezlik diapazonunda radiasiya üçün dalğa bələdçisi kimi çıxış edə bilən yüksək keyfiyyətli laylı kristalın necə istehsal olunacağı araşdırılmışdır.

Bu platforma işığı məhdudlaşdıran və müəyyən rəqs rejimlərini gücləndirərək müəyyən tezlikləri seçən rezonator kimi fəaliyyət göstərə bilər. Həmçinin, optik siqnalın paylanmasına imkan vermək üçün işıq şüasını iki və ya daha çox yola bölən şüa bölücü və ya məlumatı kodlaşdırmaq üçün işığın intensivliyi, fazası və ya tezlik kimi xüsusiyyətlərini dəyişdirən modulyator kimi də fəaliyyət göstərə bilər.

İşin ən innovativ tərəfi işığı dalğa uzunluğundan daha kiçik həcmlərdə məhdudlaşdırmaq qabiliyyətidir.

Freitas izah edir ki, “Terahers diapazonunda işığın dalğa uzunluqları yüzlərlə mikrometrdir. Biz bu işığı submikrometr bölgələri daxilində məhdudlaşdırırıq”.

Bu, kristal qəfəsindəki atomların (fononların) titrəmələrini işıqla birləşdirən hibrid kvazipartiküllər olan fonon-polyaritonların əmələ gəlməsi ilə mümkün olur.

Tədqiqatçı şərh edir ki, “Sanki fonon işıqla örtülmüş və unikal xüsusiyyətlərə malik kvazipartikül əmələ gətirmişdir. Bu kvazipartiküllərin yayılma xüsusiyyətləri və maddə ilə qarşılıqlı təsiri həm təcrid olunmuş işıqdan, həm də təcrid olunmuş fononlardan fərqlənir”.

İşığın həddindən artıq məhdudlaşdırılması, ənənəvi optik sistemlərin qətnaməsini məhdudlaşdıran difraksiya həddindən kənarda işləməyi nəzərdə tutur.

Freitas deyir ki, “Klassik optikada işığın dalğa uzunluğundan daha kiçik strukturları müşahidə etmək və ya manipulyasiya etmək mümkün deyil. Polaritonlarla biz bu həddi aşmağı bacarmışıq”.

Buna nail olmaq üçün tədqiqatçılar elektromaqnit sahələrini həddindən artıq sıxışdırmaq üçün nanoskal metal ucluqlarından istifadə edən səpələnmə tipli yaxın sahəli optik skan mikroskopiyasından (s-SNOM) istifadə etdilər.

Freitas deyir ki, “Ucluq anten kimi çıxış edir və orijinal dalğa uzunluğundan asılı olmayaraq, ölçüləri on nanometrlər arasında olan elektrik sahəsi qaynar nöqtəsi yaradır. Bu, işığın fəza miqyasında kəskin azalmaya imkan verir”.

“Bundan əlavə, s-SNOM zondlarında elektrik sahəsinin sıxlığı sərbəst dalğalara nisbətən 10-5 ^dəfə yüksəkdir ki, bu da texnikanın nanofotonik tədqiqatlar üçün üstünlüyünü izah edir. 200 mikrometrlik dalğanı 50 nanometrdən kiçik bir həcmdə məhdudlaşdıra bildik.”

Tədqiqatın digər əsas tapıntısı PbI2-dəki fonon-polyaritonların yüksək keyfiyyət amili idi _. Keyfiyyət amili, salınımın dağılmadan əvvəl nə qədər davam etdiyinin ölçüsüdür.

Freitas deyir ki, “Sistem nə qədər uzun rəqs edərsə, keyfiyyət faktoru bir o qədər yüksəkdir . PbI ₂ infraqırmızı diapazonda istinad materialı olan altıbucaqlı bor nitridi (hBN) ilə müqayisədə daha yaxşı performans göstərib”.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Sadə və davamlı bir əvəzedici

Qurğuşun yodidindən fərqli olaraq, altıbucaqlı bor nitridi (hBN) sintezi olduqca çətin olan bir materialdır və həddindən artıq təzyiq və temperatur şəraiti tələb edir. İyirmi ildən çox davam edən tədqiqatlardan sonra belə, dünyada az sayda qrup bu materialı yüksək keyfiyyətli istehsal etməyi bacarıb. Bundan əlavə, xüsusiyyətləri onu orta infraqırmızı diapazon üçün uyğun edir, terahers diapazonu üçün isə uyğun deyil.

Digər tərəfdən, qurğuşun yodidinin iki ucuz və təbii sələfi var: yod və qurğuşun. O, həmçinin olduqca sadə bir şəkildə kristallaşdırıla bilər.

Tədqiqatçı deyir ki, “Sadəcə olaraq duzu suda həddindən artıq doymuş məhlul əldə edilənə qədər həll edin və təxminən 80°C-yə qədər qızdırın – bu, məişət sobasında edilə bilən bir şeydir. Soyuma zamanı material kristallaşır və toplana bilən strukturlar əmələ gətirir”.

Nanoölçülü işığı manipulyasiya etmək qabiliyyəti, elektron sxemləri əvəz edə və ya tamamlaya bilən inteqrasiya olunmuş fotonik sxemlərin yaranmasına yol açır.

“Hazırda cihazlar daxilində informasiya elektronlar vasitəsilə ötürülür. İşıqdan istifadə sürəti kəskin şəkildə artıra və itkiləri azalda bilər. Bu, telekommunikasiya sahəsində baş verənlərə bənzəyir”, Freitas deyir.

“Əvvəllər elektrik kabellərindən istifadə edirdik; bu gün isə daha yüksək sürətlərə imkan verən optik liflərdən istifadə edirik. Eyni prinsip çiplərin içərisində də tətbiq oluna bilər. Daha yüksək sürətlərə əlavə olaraq, enerji qənaəti də mövcuddur: işıq elektrik cərəyanlarından daha az itkiyə məruz qalır. Bu, daha səmərəli və davamlı həllərə səbəb ola bilər.”

Qurğuşun yodidi başqa bir strateji sahədə də aktualdır: perovskit əsaslı texnologiyalar. Perovskitlər ABX ₃ tipli spesifik kristal quruluşa malik materiallardır. Bu quruluşda A daha böyük kationdur (üzvi və ya qeyri-üzvi), B daha kiçik metal kationdur və X aniondur (adətən halogendir, məsələn, I⁻, Br⁻ və ya Cl⁻).

İşığın udulması və çevrilməsində yüksək səmərəliliyinə görə, bu material sinfi günəş batareyalarında və optoelektron cihazlarda geniş istifadə olunur. Nəticə etibarilə, hazırda perovskitlərlə bağlı tədqiqatların sayı artır.

PbI ₂ ümumi perovskit sələfi olduğundan, onun xüsusiyyətlərini öyrənmək bir çox tədqiqatçını çaşdıran bir mövzu olan perovskitin parçalanma mexanizmlərini izah etməyə kömək edə bilər.

Bu işin nəticələrinə CNPEM-də yeni eksperimental infrastrukturun tətbiqi daxildir.

Freitas vurğulayır ki, “Biz artıq Siriusda Imbuia adlı infraqırmızı nanospektroskopiya stansiyasını işlədirik. Hazırda terahers üçün nəzərdə tutulmuş Tatu xəttini qururuq. Yeni xətt bizə qurğuşun yodidinə bənzər xüsusiyyətlərə malik geniş material sinfini araşdırmağa imkan verəcək. Bu, bu materialların müxtəlif tezliklərdə necə davrandığını öyrənməyə imkan verən unikal bir müəssisə olacaq”.

Tədqiqat hələ də təməl elm mərhələsində olsa da, ötürülmə və nəticədə informasiyanın emalı ilə bağlı geniş texnoloji üfüqə işarə edir.

Freitas ümumiləşdirir ki, “Elmi ictimaiyyətin gözləntisi işıq dövrələrinin gündəlik cihazlarda getdikcə daha çox mövcud olmasıdır”.

Nəşr detalları