Masoud Kaveh-Baghbadorani, estudiante de doctorado en el Departamento de Física de la UC, realiza investigaciones para mejorar el rendimiento de los dispositivos plasmónicos.
¿Y si un día tu computadora, La televisión o el teléfono inteligente podrían procesar datos con ondas de luz en lugar de una corriente eléctrica. haciendo que esos dispositivos sean más rápidos, más barato y más sostenible gracias a un menor consumo de calor y energía? Esa es solo una posibilidad que algún día podría resultar de una colaboración de investigación internacional que está explorando cómo mejorar el rendimiento de los dispositivos plasmónicos.
La investigación dirigida por Masoud Kaveh-Baghbadorani, estudiante de doctorado en el Departamento de Física de la Universidad de Cincinnati, se presentará el 5 de marzo, en la Reunión de la Sociedad Estadounidense de Física en San Antonio, Texas.
Los investigadores están investigando la manipulación de la luz en nanoestructuras plasmónicas utilizando el desfase y la dinámica de población de pares de agujeros de electrones en revestimientos de metal, nanocables semiconductores núcleo-caparazón. La técnica minimizaría la pérdida de energía y la producción de calor. La investigación se centra en guiar la luz a través de películas metálicas de nanómetros de espesor, unas mil veces más delgadas que un cabello humano, para propagar la luz con ondas de plasmón. una oscilación acumulativa de electrones.
La plasmónica es un campo de investigación emergente, pero tiene limitaciones debido a las altas pérdidas de resistividad en las películas metálicas. Kaveh-Baghbadorani ha estado explorando el desarrollo de nanocables híbridos de semiconductores orgánicos / metálicos que funcionan como una bomba de energía para compensar las pérdidas de energía en el recubrimiento metálico.
"Hemos probado esto con una aleación de plata, ahora lo estamos probando con oro. El propósito es comprender mejor y tratar de modelar cómo se transfiere la energía del nanoalambre semiconductor al metal. Aquí hay muchas variables diferentes para comprender mejor esta transferencia de energía o acoplamiento de energía, ", explica Kaveh-Baghbadorani." Estamos trabajando para mejorar el acoplamiento entre los nanocables semiconductores y el revestimiento metálico ".
Además de utilizar un metal diferente, los investigadores también están utilizando una alineación vertical de estructuras de nanocables. También desarrollaron un método para rodear completamente los nanocables con capas de películas de oro de 10 nanómetros de espesor. Un material orgánico insertado funciona como una capa espaciadora para controlar la transferencia de energía del nanoalambre al metal.
"El metal da como resultado altas pérdidas de resistividad, "explica el co-investigador Hans Peter-Wagner, profesor de física de la UC y asesor de Kaveh-Baghbadorani. "Queremos superar estas pérdidas bombeando energía de excitones de nanocables, o excitaciones electrónicas, en el metal. Esta es la razón por la que hacemos esta investigación ".
La investigación también está explorando el efecto del uso de diferentes espesores de capa espaciadora orgánica en el acoplamiento de energía.
Masoud Kaveh-Baghbadorani, izquierda, y asesor Hans Peter-Wagner, profesor de física de la UC.
"Cuando usamos diferentes materiales orgánicos en la estructura plasmónica, podemos extender la vida útil de los portadores de carga emocionados, por lo tanto, pueden viajar más tiempo dentro de la estructura antes de ser capturados por el metal, ", dice Kaveh-Baghbadorani." Al cambiar el grosor del espaciador orgánico, podemos controlar el proceso de transferencia de energía ".
Las aplicaciones futuras podrían incluir un rendimiento más rápido y mejorado de las computadoras y otros dispositivos electrónicos inteligentes, células solares o incluso conducir a una superlente que da como resultado una gran mejora de la generación actual de microscopios. "Estamos lejos de estar al final de las aplicaciones potenciales de esta investigación y de pensar constantemente en nuevos usos. El campo de investigación es extremadamente rico, no hay un final a la vista "dice Wagner.
