Plasmonics: สะพานที่ยืดหยุ่นระหว่างสองโลก

เนื้อหาใหม่แสดงข้อมูลรับรองเพื่ออำนวยความสะดวกในการรวมส่วนประกอบโทนิคและอิเล็กทรอนิกส์ในอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริงอุปกรณ์หลายอย่างที่ใช้ในชีวิตประจำวัน ไม่ว่าจะเป็นโทรทัศน์ โทรศัพท์มือถือ หรือเครื่องสแกนบาร์โค้ด ต่างก็อาศัยการควบคุมของกระแสไฟฟ้าและแสง อย่างไรก็ตาม ที่ระดับไมโครและนาโน โดยทั่วไปแล้วการรวมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เข้ากับส่วนประกอบโทนิคเป็นเรื่องท้าทาย ที่ขนาดที่เล็กเหล่านี้ ความยาวคลื่นของแสงจะยาวขึ้นเมื่อเทียบกับขนาดของอุปกรณ์ ดังนั้น อุปกรณ์ตรวจจับคลื่นแสงแทบไม่เจอ เช่นเดียวกับคลื่นที่ผ่านไปเพียงแค่เคลื่อนผ่านขั้วบางๆ ในแหล่งน้ำ บาร์โค้ด การรวมชิ้นส่วนโทนิคและอิเล็กทรอนิกส์ที่ดีขึ้นในอุปกรณ์ระดับนาโนอาจเป็นไปได้ในขณะนี้ ต้องขอบคุณการทำงานของ Khuong Phuong Ong และ Hong-Son Chu จาก A*STAR Institute of High Performance Computing และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาในสิงคโปร์และสหรัฐอเมริกา จากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ พวกเขาระบุว่าสารประกอบ BiFeO3 มีศักยภาพที่จะใช้ในการจับคู่แสงกับประจุไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการสั่นของอิเล็กตรอนที่เหนี่ยวนำด้วยแสงที่เรียกว่า plasmons นักวิจัยเสนอว่าข้อต่อนี้สามารถเปิดใช้งาน ควบคุม และปิดได้ตามต้องการ โดยการใช้สนามไฟฟ้ากับอุปกรณ์พลาสโมนิกที่แอคทีฟตามวัสดุนี้ หากอุปกรณ์ดังกล่าวถูกสร้างขึ้นโดยใช้พื้นที่ขนาดเล็กมาก นักวิทยาศาสตร์จะมีเครื่องมืออเนกประสงค์สำหรับเชื่อมต่อส่วนประกอบที่ควบคุมแสงหรือกระแสไฟฟ้า "ข้อเท็จจริงที่ว่าตามทฤษฎีแล้ว คุณสมบัติของ BiFeO3 [สามารถ] [ควบคุมได้อย่างง่ายดาย] โดยการใช้สนามไฟฟ้า ทำให้มันเป็นวัสดุที่มีแนวโน้มสำหรับอุปกรณ์พลาสโมนิกประสิทธิภาพสูง" Ong อธิบาย เขาบอกว่าพวกเขาคาดหวังคุณสมบัติที่ดีเช่นนี้หลังจากคำนวณพฤติกรรมของวัสดุแล้ว แต่เมื่อพวกเขาศึกษาพฤติกรรมของอุปกรณ์ที่ใช้ BiFeO3 ที่นำเสนอ พวกเขาพบว่าอุปกรณ์ดังกล่าวมีประสิทธิภาพดีกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ BaTiO3 ซึ่งเป็นหนึ่งในวัสดุที่ดีที่สุดที่ใช้ในปัจจุบันสำหรับแอปพลิเคชันดังกล่าว เช่นเดียวกับ BaTiO3 BiFeO3 สามารถประดิษฐ์ได้ค่อนข้างง่ายและราคาถูก เนื้อหาใหม่นี้จึงเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานอุปกรณ์ Ong, Chu และผู้ทำงานร่วมกันจะสำรวจศักยภาพดังกล่าว "เราจะออกแบบโครงสร้างนาโน BiFeO3 ที่ปรับให้เหมาะกับการใช้งาน เช่น อุปกรณ์ออปติกสำหรับการสื่อสารข้อมูล การตรวจจับ และการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์" Ong กล่าว