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La combinación de luz infrarroja y electrónica puede crear dispositivos de señalización, imágenes y detección molecular pequeños, rápidos y sensibles. Para cumplir los criterios de estas funciones, los materiales en el espectro infrarrojo deben cumplir estrictos estándares de calidad para sus cristales. Ahora los investigadores han desarrollado un método más eficaz para producir cristales de alta calidad con una fuerte resonancia infrarroja.
Utilizaron una sonda infrarroja especial para probar estos nanocristales en forma de cinta, llamados «nanocintas». La calidad medida de las nanocintas es la más alta registrada hasta la fecha para estos materiales. Esta propiedad hace que los cristales sean extremadamente prometedores para su uso en electrónica infrarroja de alta gama.
El impacto
Para producir las nanocintas, los investigadores utilizaron la técnica conocida como deposición de vapor por llama (FVD). FVD es escalable, asequible y rápido. Es una mejora con respecto a una técnica anterior que utilizaba cinta adhesiva para pelar capas de material de un material a granel. Además, FVD elimina la necesidad de tratamientos adicionales que podrían contaminar y dañar los cristales, afectando así su calidad.
Los bordes increíblemente suaves y paralelos de las nanocintas creadas con FVD sirven como superficies reflectantes. Por esta razón, las ondas de vibración estacionarias pueden resonar naturalmente a través de las nanocintas. La tecnología permite la producción directa, específica y escalable de resonadores infrarrojos de alta calidad para investigación y desarrollo.
Resumen
Óxido de molibdeno (MoO3) Investigadores han cultivado nanocintas, un material con propiedades que podrían ser beneficiosas para adaptar sus resonancias a longitudes de onda de luz infrarroja, utilizando FVD. Variaron la temperatura, el tiempo y el contenido de molibdeno para manipular el tamaño y la forma de las muestras sintetizadas.
Los investigadores utilizaron nanoespectroscopia infrarroja sincrotrón (SINS) en Advanced Light Source, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía (DOE) en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, para evaluar la calidad de estos nanoresonadores. SINS enfoca los rayos de luz infrarroja de la radiación sincrotrón utilizando la punta de un microscopio de fuerza atómica en un tamaño de punto más pequeño que la longitud de onda de la luz infrarroja.
Los modos de resonancia por encima del décimo orden se reconocen en los mapas de resonancia resultantes, que definen completamente la respuesta infrarroja de banda ultraancha de MoO.3 Nanocintas con alta resolución espacial y espectral producidas por primera vez por FVD. La excelente calidad del cristal de las nanocintas producidas queda demostrada por los factores de calidad, que son una medida de la nitidez de las resonancias.
financiación
Advanced Light Source, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE, proporcionó recursos para este estudio. Las fuentes de financiación adicionales incluyeron la Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, la Fundación Packard Fellowship, la Oficina de Ciencias del DOE, el programa del Centro de Investigación de la Frontera Energética de Ciencias Energéticas Básicas y el Programa de Becas para Graduados en Ciencias e Ingeniería de la Defensa Nacional.
Referencia de la revista:
Yu, S.-J., et al. (2023) Resonadores de polaritones infrarrojos de ultra alta calidad basados en nanocintas de van der Waals sintetizadas de abajo hacia arriba. ACS Nano. doi:10.1021/acsnano.1c10489
Fuente: https://www.energy.gov/
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