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La ciencia
La combinación de electrónica y luz infrarroja puede crear dispositivos pequeños, rápidos y sensibles para detectar, generar imágenes y enviar señales a nivel molecular. Sin embargo, en el espectro infrarrojo, los materiales deben cumplir estrictos requisitos de calidad para que sus cristales cumplan con los requisitos de estas funciones. Ahora los investigadores han encontrado una forma mejorada de producir cristales de alta calidad que resuenan fuertemente en la luz infrarroja. Probaron estos nanocristales en forma de cinta (“nanocintas”) con una sonda infrarroja única. Las nanocintas tienen la calidad más alta medida hasta ahora para este tipo de materiales. Esta cualidad hace que los cristales tengan excelentes perspectivas para su uso en dispositivos infrarrojos de alto rendimiento.
El impacto
Los investigadores crearon las nanocintas utilizando un método llamado deposición de vapor por llama (FVD). FVD es rápido, rentable y escalable. Es una mejora con respecto a un método anterior que utilizaba cinta adhesiva para pelar capas de material de un material a granel. FVD además no requiere tratamientos adicionales que puedan dañar y contaminar los cristales afectando su calidad. Las nanocintas producidas con FVD tienen bordes paralelos excepcionalmente suaves que actúan como superficies reflectantes. Esto permite que las nanocintas actúen naturalmente como cavidades resonantes ideales para ondas de vibración estacionarias. El trabajo permite la producción directa, rápida y escalable de resonadores infrarrojos de alta calidad para investigación y desarrollo.
Resumen
Utilizando FVD, los investigadores cultivaron nanocintas de óxido de molibdeno (MoO3), un material que tiene propiedades potencialmente útiles para sintonizar sus resonancias con frecuencias de luz infrarroja. Controlaron el tamaño y la forma de las muestras sintetizadas variando la temperatura, la concentración de molibdeno y el tiempo.
Para medir la calidad de estos nanoresonadores, 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. SINS utiliza la punta de un microscopio de fuerza atómica para enfocar haces de luz infrarroja de la radiación sincrotrón en un tamaño de punto más pequeño que la longitud de onda de la luz infrarroja. Los mapas de resonancia resultantes caracterizan completamente por primera vez la respuesta infrarroja de banda ultraancha de nanocintas de MoO3 sintetizadas por FVD con alta resolución espacial y espectral y detectan modos de resonancia más allá del décimo.Th Dominio. Los factores de calidad –una medida de la agudeza de las resonancias–; proporcionan evidencia clara de la alta calidad cristalina de las nanocintas sintetizadas.
financiación
Esta investigación utilizó recursos de Advanced Light Source, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. Los fondos adicionales incluyeron el programa del Centro de Investigación de Frontera Energética de la Oficina de Ciencias y Ciencias Energéticas Básicas del DOE; la Fundación Nacional de Ciencias; la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea; la Fundación de Becas Packard; y el Programa de becas para graduados en ciencias e ingeniería de la defensa nacional.
Fuente: https://www.energy.gov/
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