Masoud Kaveh-Baghbadorani, um aluno de doutorado no Departamento de Física da UC, conduz pesquisas para melhorar o desempenho de dispositivos plasmônicos.
E se um dia, seu computador, A TV ou smartphone pode processar dados com ondas de luz em vez de corrente elétrica, tornando esses dispositivos mais rápidos, mais barato e mais sustentável com menos consumo de calor e energia? Essa é apenas uma possibilidade que poderia um dia resultar de uma colaboração internacional de pesquisa que está explorando como melhorar o desempenho de dispositivos plasmônicos.
A pesquisa liderada por Masoud Kaveh-Baghbadorani, um estudante de doutorado no Departamento de Física da Universidade de Cincinnati, será apresentado no dia 5 de março, no Encontro da Sociedade Americana de Física em San Antonio, Texas.
Os pesquisadores estão investigando a manipulação da luz em nanoestruturas plasmônicas usando a defasagem e a dinâmica populacional de pares de elétron-buraco em metal revestido, nanofios semicondutores core-shell. A técnica minimizaria a perda de energia e a produção de calor. A pesquisa se concentra em guiar a luz através de filmes de metal com nanômetros de espessura - cerca de mil vezes mais finos que um fio de cabelo humano - para propagar a luz com ondas de plasmon, uma oscilação cumulativa de elétrons.
Plasmonics é um campo de pesquisa emergente, mas tem limitações devido às perdas de alta resistividade nos filmes de metal. Kaveh-Baghbadorani tem explorado o desenvolvimento de nanofios semicondutores híbridos de metal / orgânico que funcionam como uma bomba de energia para compensar as perdas de energia no revestimento de metal.
"Nós tentamos isso com uma liga de prata, agora estamos tentando com ouro. O objetivo é entender melhor e tentar modelar como a energia está sendo transferida do nanofio semicondutor para o metal. Existem muitas variáveis diferentes aqui para entender melhor esta transferência de energia ou acoplamento de energia, "explica Kaveh-Baghbadorani." Estamos trabalhando para melhorar o acoplamento entre os nanofios semicondutores e o revestimento de metal. "
Além de usar um metal diferente, os pesquisadores também estão usando um alinhamento vertical de estruturas de nanofios. Eles também desenvolveram um método para envolver completamente os nanofios com camadas de filmes de ouro de 10 nanômetros de espessura. Um material orgânico inserido funciona como uma camada espaçadora para controlar a transferência de energia do nanofio para o metal.
"O metal resulta em altas perdas de resistividade, "explica o co-pesquisador Hans Peter-Wagner, um professor de física da UC e conselheiro de Kaveh-Baghbadorani. "Queremos superar essas perdas bombeando energia de excitons de nanofios, ou excitações eletrônicas, no metal. Esta é a razão pela qual fazemos esta pesquisa. "
A pesquisa também está explorando o efeito do uso de diferentes espessuras de camadas espaçadoras orgânicas no acoplamento de energia.
Masoud Kaveh-Baghbadorani, deixou, e conselheiro Hans Peter-Wagner, um professor de física da UC.
“Quando usamos diferentes materiais orgânicos na estrutura plasmônica, podemos estender a vida útil de portadores de carga animados, portanto, eles podem viajar mais tempo dentro da estrutura antes de serem capturados pelo metal, "diz Kaveh-Baghbadorani." Ao alterar a espessura do espaçador orgânico, podemos controlar o processo de transferência de energia. "
As aplicações futuras podem incluir desempenho mais rápido e aprimorado de computadores e outros dispositivos eletrônicos inteligentes, células solares ou mesmo conduzem a uma superlente que resulta em um grande aprimoramento da atual geração de microscópios. “Estamos longe de estar no fim das aplicações potenciais para esta pesquisa e pensando constantemente em novos usos. O campo de pesquisa é extremamente rico, não há fim à vista, "diz Wagner.
