آیا انتقال انرژی نقاط کوانتومی به مواد دوبعدی امکان پذیر است؟
با افزایش ضخامت لایه گرافن این سرعت افزایش یافته، اما در مورد لایه دی‌سولفید مولیبدن برعکس این حالت اتفاق می‌افتد.
سرعت انتقال غیرتابشی انرژی از نقاط کوانتومی به مواد دوبعدی بسته به ضخامت این مواد تا حد زیادی تغییر می‌کند. حال محققان دانشگاه کلمبیا و دانشگاه استنفورد دریافته‌اند که سرعت انتقال انرژی با افزایش ضخامت لایه گرافن کناری افزایش می‌یابد، اما با افزایش ضخامت لایه دی‌سولفید مولیبدن کاهش می‌یابد. این نتایج هم برای علوم بنیادی و هم برای کاربردهای واقعی از اهمیت بالایی برخوردار هستند.
آرکانا راجا یکی از اعضای این گروه تحقیقاتی در دانشگاه کلمبیا در نیویورک می‌گوید: «این نتایج تاییدکننده آخرین نتایج حاصل توسط گروه تیسدال در موسسه فناوری ماساچوست است که نتایج متضادی برای دی‌سولفید مولیبدن یافته‌اند. همچنین این نتایج منطبق بر مشاهده‌های انجام شده درباره گرافن است».
نانوساختارهای فلزی، نیمه‌رسانا و عایق مواد ایده‌آلی برای ابزارهای اُپتوالکترونیکی و فتونیکی هستند. نقاط کوانتومی نیمه‌رسانای کلوئیدی می‌توانند محدوده وسیعی از طول موج‌ها را جذب و یا نشر نمایند، زیرا تنها با تغییر اندازه این نقاط امکان تغییر فرکانس جذبی یا نشری آنها وجود دارد. با این حال این مواد در مقایسه با نیمه‌رساناهای معمولی از ویژگی انتقالی ضعیفی برخوردار هستند. در مقابل، گرافیت و خانواده دی‌کالکوژنیدهای فلزات واسطه (TMDC) که دی‌سولفید مولیبدن (MoS2) از آن جمله است، ساختارهای دولایه تشکیل می‌دهند که توسط نیروهای ضعیف واندروالسی به یکدیگر متصل شده و تحرک‌پذیری بسیار بالایی دارند. حال محققان این دو نوع ماده را با یکدیگر ترکیب نموده‌اند تا بتوانند از ویژگی‌های خوب هر دو استفاده کنند.
انتقال غیرتابشی انرژی (NRET) زمانی اتفاق می‌افتد که یک زوج الکترون-حفره از یک نشرکننده یا «دهنده» به یک جذب‌کننده یا «گیرنده» حرکت می‌کند. این کوپل‌شدگی با کمک برهمکنش‌های میدان نزدیک انجام شده و در آن هیچ فوتونی نشر نمی‌شود. این فرایند نقش بسیار مهمی در انتقال انرژی درون شبکه‌های فتوسنتزی، پیل‌های خورشیدی و دیودهای نورافشان مبتنی بر نقاط کوانتومی ایفا می‌کند.
مواد دوبعدی همانند گرافن و TMDCها در حال یافتن کاربردهای جدیدی هستند. به همین دلیل محققان مشتاق به درک بهتر NRET در این سامانه‌های جدید هستند. آنها به ویژه در حال بررسی چگونگی انتقال انرژی از کروموفورهای موضعی همچون نقاط کوانتومی به مواد دوبعدی هستند.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،حال این گروه از محققان به رهبری تونی هاینز از دانشگاه استنفورد چگونگی ضعیف شدن فلورسانس نقاط کوانتومی را زمانی که روی گرافن یا لایه‌های MoS2 با ضخامت‌های مختلف قرار داده می‌شوند، بررسی نموده‌اند. این محققان تضعیف فلورسانس نقاط کوانتومی را با بهره‌گیری از لومینسانس نوری time-resolved مطالعه کردند. آنها دریافتند که سرعت کاهش لومینسانس نوری نقاط کوانتومی برای لایه‌های گرافن با افزایش ضخامت آنها افزایش می‌یابد، اما برای لایه‌های MoS2 این سرعت با افزایش ضخامت لایه دی‌سولفید مولیبدن کاهش می‌یابد.
No tags for this post.آرکانا راجا یکی از اعضای این گروه تحقیقاتی در دانشگاه کلمبیا در نیویورک می‌گوید: «این نتایج تاییدکننده آخرین نتایج حاصل توسط گروه تیسدال در موسسه فناوری ماساچوست است که نتایج متضادی برای دی‌سولفید مولیبدن یافته‌اند. همچنین این نتایج منطبق بر مشاهده‌های انجام شده درباره گرافن است».
نانوساختارهای فلزی، نیمه‌رسانا و عایق مواد ایده‌آلی برای ابزارهای اُپتوالکترونیکی و فتونیکی هستند. نقاط کوانتومی نیمه‌رسانای کلوئیدی می‌توانند محدوده وسیعی از طول موج‌ها را جذب و یا نشر نمایند، زیرا تنها با تغییر اندازه این نقاط امکان تغییر فرکانس جذبی یا نشری آنها وجود دارد. با این حال این مواد در مقایسه با نیمه‌رساناهای معمولی از ویژگی انتقالی ضعیفی برخوردار هستند. در مقابل، گرافیت و خانواده دی‌کالکوژنیدهای فلزات واسطه (TMDC) که دی‌سولفید مولیبدن (MoS2) از آن جمله است، ساختارهای دولایه تشکیل می‌دهند که توسط نیروهای ضعیف واندروالسی به یکدیگر متصل شده و تحرک‌پذیری بسیار بالایی دارند. حال محققان این دو نوع ماده را با یکدیگر ترکیب نموده‌اند تا بتوانند از ویژگی‌های خوب هر دو استفاده کنند.
انتقال غیرتابشی انرژی (NRET) زمانی اتفاق می‌افتد که یک زوج الکترون-حفره از یک نشرکننده یا «دهنده» به یک جذب‌کننده یا «گیرنده» حرکت می‌کند. این کوپل‌شدگی با کمک برهمکنش‌های میدان نزدیک انجام شده و در آن هیچ فوتونی نشر نمی‌شود. این فرایند نقش بسیار مهمی در انتقال انرژی درون شبکه‌های فتوسنتزی، پیل‌های خورشیدی و دیودهای نورافشان مبتنی بر نقاط کوانتومی ایفا می‌کند.
مواد دوبعدی همانند گرافن و TMDCها در حال یافتن کاربردهای جدیدی هستند. به همین دلیل محققان مشتاق به درک بهتر NRET در این سامانه‌های جدید هستند. آنها به ویژه در حال بررسی چگونگی انتقال انرژی از کروموفورهای موضعی همچون نقاط کوانتومی به مواد دوبعدی هستند.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،حال این گروه از محققان به رهبری تونی هاینز از دانشگاه استنفورد چگونگی ضعیف شدن فلورسانس نقاط کوانتومی را زمانی که روی گرافن یا لایه‌های MoS2 با ضخامت‌های مختلف قرار داده می‌شوند، بررسی نموده‌اند. این محققان تضعیف فلورسانس نقاط کوانتومی را با بهره‌گیری از لومینسانس نوری time-resolved مطالعه کردند. آنها دریافتند که سرعت کاهش لومینسانس نوری نقاط کوانتومی برای لایه‌های گرافن با افزایش ضخامت آنها افزایش می‌یابد، اما برای لایه‌های MoS2 این سرعت با افزایش ضخامت لایه دی‌سولفید مولیبدن کاهش می‌یابد.
