Plasmonic metamaterial
একটি প্লাজমোনিক মেটামেটেরিয়াল হল একটি মেটামেটেরিয়াল যা প্রকৃতিতে দেখা যায় না এমন আলোকীয় বৈশিষ্ট্য অর্জনের জন্য পৃষ্ঠের প্লাজমন ব্যবহার করে। ধাতব-ডাইলেক্ট্রিক পদার্থের সঙ্গে আলোর মিথস্ক্রিয়া থেকে প্লাজমন তৈরি হয়। নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে, ঘটনাগুলি পৃষ্ঠ প্লাজমনের সাথে হালকা যুগলগুলি স্ব-টেকসই তৈরি করে, যা পৃষ্ঠ প্লাজমন পোলারিটন (এসপিপি) নামে পরিচিত বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় তরঙ্গ প্রচার করে। একবার চালু হয়ে গেলে, এসপিপিগুলি ধাতব-ডাইলেক্ট্রিক ইন্টারফেস বরাবর তরঙ্গায়িত হয়। আপতিত আলোর তুলনায় এসপিপিগুলি তরঙ্গদৈর্ঘ্যে অনেক ছোট হতে পারে। উপ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য দূরত্ব দ্বারা পৃথক আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট বৈশিষ্ট্য সহ ধাতব-ডাইলেট্রিক সংমিশ্রণগুলির অনন্য কাঠামো থেকে বৈশিষ্ট্যগুলি উদ্ভূত হয়। এই ধরনের মেটামেটেরিয়ালকে আঘাত করা আলো পৃষ্ঠের প্লাজমন মেরুতে রূপান্তরিত হয়, যা আপতিত আলোর তুলনায় তরঙ্গদৈর্ঘ্যে ছোট। প্লাজমোনিক পদার্থ হল ধাতু বা ধাতুর মতো পদার্থ যা নেতিবাচক বাস্তব অনুমতি প্রদর্শন করে। সর্বাধিক প্রচলিত প্লাজমোনিক উপাদান হল সোনা এবং রৌপ্য। তবে, অন্যান্য অনেক উপকরণ নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসরে ধাতুর মতো আলোকীয় বৈশিষ্ট্য দেখায়। বিভিন্ন গবেষণা গোষ্ঠী প্লাজমোনিক উপকরণ তৈরির জন্য বিভিন্ন পদ্ধতির সাথে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করছে যা কম ক্ষতি এবং সুরযোগ্য অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। নেতিবাচক সূচক প্লাজমোনিক মেটামেটেরিয়াল হল 1967 সালে রাশিয়ান তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানী ভিক্টর ভেসেলাগো দ্বারা প্রথম প্রস্তাবিত উপকরণগুলির উপলব্ধি। বামহাতি বা ঋণাত্মক সূচক উপাদান হিসাবেও পরিচিত, ভেসেলাগো তত্ত্ব দিয়েছিলেন যে তারা কাচ বা বায়ুর বিপরীত আলোকীয় বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করবে। ঋণাত্মক সূচক পদার্থগুলিতে শক্তি তরঙ্গমুখের সমান্তরাল হওয়ার পরিবর্তে তরঙ্গমুখের প্রসারণের বিপরীত দিকে পরিবহন করা হয়, যেমন ধনাত্মক সূচক পদার্থের ক্ষেত্রে হয়। সাধারণত, বায়ু থেকে জলে প্রবাহিত আলো স্বাভাবিক (পৃষ্ঠের লম্ব সমতল) অতিক্রম করে জলে প্রবেশ করার সময় বাঁক নেয়। এর বিপরীতে, বাতাসের মাধ্যমে একটি ঋণাত্মক সূচক উপাদান পৌঁছানোর আলো স্বাভাবিক অতিক্রম করবে না। বরং, এটি বিপরীত দিকে বাঁকবে। মাইক্রোওয়েভ এবং ইনফ্রারেড ফ্রিকোয়েন্সিগুলির জন্য নেতিবাচক প্রতিসরণ প্রথম রিপোর্ট করা হয়েছিল। অপটিক্যাল পরিসরে একটি নেতিবাচক প্রতিসরাঙ্ক প্রথম 2005 সালে শালায়েভ এবং অন্যান্যরা প্রদর্শন করেছিলেন। (টেলিকম তরঙ্গদৈর্ঘ্যে λ = 1.5 মাইক্রোমিটার) এবং ব্রুক এট আল দ্বারা। (λ = 2 মাইক্রোমিটে) প্রায় একই সময়ে। 2007 সালে, ক্যালিফোর্নিয়া ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি এবং এনআইএসটি-র মধ্যে একটি সহযোগিতায় দুটি মাত্রায় দৃশ্যমান আলোর সংকীর্ণ ব্যান্ড, নেতিবাচক প্রতিসরণের কথা জানানো হয়। এই প্রতিক্রিয়া তৈরি করতে, সাধারণত ধাতুর পৃষ্ঠে তরঙ্গায়িত, গ্যাসের মতো চার্জ (প্লাজমন) সহ হালকা জোড়া লাগান। এই ফোটন-প্লাজমন মিথস্ক্রিয়ার ফলে এসপিপিগুলি তীব্র, স্থানীয় আলোকীয় ক্ষেত্র তৈরি করে। তরঙ্গগুলি ধাতু এবং অন্তরকের মধ্যে ইন্টারফেসের মধ্যে সীমাবদ্ধ। এই সংকীর্ণ চ্যানেলটি একটি রূপান্তরকারী গাইড হিসাবে কাজ করে যা বাস্তবে, আগত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে তার মূল মানের একটি ভগ্নাংশে আটকে রাখে এবং সংকুচিত করে। রূপান্তরিত পদার্থগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে ন্যানোমেকানিকাল সিস্টেমগুলি নেতিবাচক বিকিরণ চাপ প্রদর্শন করে। প্রচলিত পদার্থের উপর পতিত আলো, প্রতিসরণের একটি ধনাত্মক সূচক সহ, একটি ধনাত্মক চাপ প্রয়োগ করে, যার অর্থ এটি একটি বস্তুকে আলোর উৎস থেকে দূরে ঠেলে দিতে পারে। বিপরীতে, আলোকিত নেতিবাচক সূচক মেটামেটারিয়ালগুলির একটি নেতিবাচক চাপ তৈরি করা উচিত যা একটি বস্তুকে আলোর দিকে টেনে নিয়ে যায়। ত্রিমাত্রিক ঋণাত্মক সূচক কম্পিউটার সিমুলেশন তিনটি মাত্রায় ঋণাত্মক সূচক সহ প্লাজমোনিক মেটামেটেরিয়ালের পূর্বাভাস দেয়। সম্ভাব্য ফ্যাব্রিকেশন পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে মাল্টিলেয়ার থিন ফিল্ম ডিপোজিশন, ফোকাসড আয়ন বিম মিলিং এবং স্ব-সমাবেশ। গ্রেডিয়েন্ট সূচক পিএমএম একটি গ্রেডিয়েন্ট সূচক দিয়ে তৈরি করা যেতে পারে (এমন একটি উপাদান যার প্রতিসরাঙ্ক উপাদানটির দৈর্ঘ্য বা এলাকা জুড়ে ক্রমান্বয়ে পরিবর্তিত হয়)। এই ধরনের একটি উপাদান ইলেকট্রন বিম লিথোগ্রাফির মাধ্যমে সোনার পৃষ্ঠে পিএমএমএ নামে পরিচিত একটি থার্মোপ্লাস্টিক জমা করার সাথে জড়িত। হাইপারবোলিক হাইপারবোলিক মেটামেটারিয়ালগুলি একটি ধাতু হিসাবে আচরণ করে যখন আলো তার মধ্য দিয়ে এক দিকে যায় এবং একটি অস্তরকের মতো আচরণ করে যখন আলো লম্ব দিকে যায়, যাকে চরম অ্যানিসোট্রপি বলা হয়। উপাদানটির বিচ্ছুরণ সম্পর্ক একটি হাইপারবোলয়েড গঠন করে। সংশ্লিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য নীতিগতভাবে অসীম ছোট হতে পারে। সম্প্রতি, দৃশ্যমান অঞ্চলে হাইপারবোলিক মেটাসার্ফেসগুলি লিথোগ্রাফিক কৌশল দ্বারা রূপালী বা সোনার ন্যানোস্ট্রাকচার দিয়ে প্রদর্শিত হয়েছে। রিপোর্ট করা হাইপারবোলিক ডিভাইসগুলি সংবেদন এবং ইমেজিংয়ের জন্য একাধিক ফাংশন দেখায়, যেমন, বিচ্ছুরণ-মুক্ত, নেতিবাচক প্রতিসরণ এবং উন্নত প্লাজমন অনুরণন প্রভাব, তাদের অনন্য আলোকীয় বৈশিষ্ট্য দ্বারা সক্ষম। কোয়ান্টাম তথ্য প্রয়োগের জন্য সমন্বিত অপটিক্যাল মেটা-সার্কিট তৈরির জন্যও এই নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলি অত্যন্ত প্রয়োজন। আইসোট্রপি তৈরি করা প্রথম মেটামেটারিয়ালগুলি প্লাজমনের উপর তাদের প্রভাবগুলিতে অ্যানিসোট্রপি প্রদর্শন করে। অর্থাৎ, তারা শুধুমাত্র একটি দিকে কাজ করে। আরও সম্প্রতি, গবেষকরা বিভক্ত-রিং অনুরণকগুলির একটি ত্রিমাত্রিক অ্যারে তৈরি করতে একটি অভিনব স্ব-ভাঁজ কৌশল ব্যবহার করেছেন যা 40 ডিগ্রি আপতিত কোণ পর্যন্ত যে কোনও দিকে ঘোরানো হলে আইসোট্রপি প্রদর্শন করে। একটি পলিমার/সিলিকন স্তরের উপর জমা হওয়া নিকেল এবং সোনার স্ট্রিপগুলি বাতাসে উন্মুক্ত করার ফলে যান্ত্রিক চাপগুলি স্ট্রিপগুলিকে রিংয়ে কুঁকড়ে দেয়, অনুরণক তৈরি করে। স্ট্রিপগুলিকে একে অপরের সাথে বিভিন্ন কোণে সাজিয়ে, 4-গুণ প্রতিসাম্য অর্জন করা হয়েছিল, যা অনুরণকগুলিকে একাধিক দিকে প্রভাব তৈরি করতে দেয়। উপাদান সিলিকন স্যান্ডউইচ দৃশ্যমান আলোর জন্য নেতিবাচক প্রতিসরণ প্রথম পাতলা স্তর সহ স্যান্ডউইচের মতো নির্মাণে তৈরি করা হয়েছিল। সিলিকন নাইট্রাইডের একটি অন্তরক শীট রুপোর একটি ফিল্ম দ্বারা আবৃত ছিল এবং অন্যটি সোনার দ্বারা আন্ডারলাইন করা ছিল। সমালোচনামূলক মাত্রা হল স্তরগুলির পুরুত্ব, যা নীল এবং সবুজ আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি ভগ্নাংশে যোগ করা হয়। একটি আইসি চিপে সমন্বিত আলোকবিজ্ঞানে এই মেটামেটেরিয়ালকে অন্তর্ভুক্ত করে, নীল এবং সবুজ ফ্রিকোয়েন্সিগুলির উপর নেতিবাচক প্রতিসরণ প্রদর্শিত হয়েছিল। সমষ্টিগত ফলাফল হল আলোর প্রতি তুলনামূলকভাবে উল্লেখযোগ্য প্রতিক্রিয়া। গ্রাফিন গ্রাফিন নিকটবর্তী ক্ষেত্রের ইনফ্রারেড অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি কৌশল এবং ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপির মাধ্যমে পর্যবেক্ষণ করা পৃষ্ঠ প্লাজমনগুলিকেও স্থান দেয়। গ্রাফিন প্লাজমোনিক্সের সম্ভাব্য প্রয়োগগুলি অপটিক্যাল মড্যুলেটর, ফটোডিটেক্টর এবং বায়োসেন্সরের মতো যন্ত্রগুলিতে টেরাহার্টজ থেকে মিডইনফ্রারেড ফ্রিকোয়েন্সি জড়িত। সুপারল্যাটিস টাইটানিয়াম নাইট্রাইড (ধাতু) এবং অ্যালুমিনিয়াম স্ক্যান্ডিয়াম নাইট্রাইড (অস্তরক) থেকে তৈরি একটি হাইপারবোলিক মেটামেটেরিয়ালের সামঞ্জস্যপূর্ণ স্ফটিক কাঠামো রয়েছে এবং এটি একটি সুপারল্যাটিস তৈরি করতে পারে, একটি স্ফটিক যা দুটি (বা আরও) উপকরণকে একত্রিত করে। উপাদানটি বিদ্যমান সিএমওএস প্রযুক্তির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ (ঐতিহ্যবাহী সোনা এবং রূপার বিপরীতে), যান্ত্রিকভাবে শক্তিশালী এবং উচ্চ তাপমাত্রায় তাপীয়ভাবে স্থিতিশীল। এই উপাদানটি এ. ইউ বা এ. জি-র তুলনায় উচ্চ ফোটোনিক ঘনত্ব প্রদর্শন করে। উপাদানটি একটি দক্ষ আলো শোষক। ম্যাগনেট্রন স্পাটারিং নামে পরিচিত একটি কৌশল দিয়ে ভ্যাকুয়াম চেম্বারের ভিতরে এপিটাক্সি ব্যবহার করে উপাদানটি তৈরি করা হয়েছিল। উপাদানটিতে তীক্ষ্ণ ইন্টারফেস সহ অতি-পাতলা এবং অতি-মসৃণ স্তর ছিল। সম্ভাব্য প্রয়োগগুলির মধ্যে রয়েছে একটি "প্ল্যানার হাইপারলেনস" যা অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপগুলিকে ডিএনএর মতো ছোট বস্তু দেখতে সক্ষম করে তুলতে পারে, উন্নত সেন্সর, আরও দক্ষ সৌর সংগ্রাহক, ন্যানো-রেজোনেটর, কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং বিচ্ছুরণ মুক্ত ফোকাসিং এবং ইমেজিং। উপাদানটি ইনফ্রারেডের কাছাকাছি থেকে দৃশ্যমান আলো পর্যন্ত বিস্তৃত বর্ণালী জুড়ে কাজ করে। টেলিযোগাযোগ এবং আলোকীয় যোগাযোগের জন্য নিকট-ইনফ্রারেড অপরিহার্য এবং সেন্সর, মাইক্রোস্কোপ এবং দক্ষ কঠিন-অবস্থার আলোর উৎসের জন্য দৃশ্যমান আলো গুরুত্বপূর্ণ। প্রয়োগ মাইক্রোস্কোপি একটি সম্ভাব্য প্রয়োগ হল বিচ্ছুরণ সীমার বাইরে মাইক্রোস্কোপি। গ্রেডিয়েন্ট ইনডেক্স প্লাজমনিকস ব্যবহার করা হয়েছিল লুনেবার্গ এবং ইটন লেন্স তৈরি করতে যা ফোটনের পরিবর্তে পৃষ্ঠের প্লাজমন পোলারিটনের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে। একটি তাত্ত্বিক সুপারলেন্স বিচ্ছুরণ সীমা অতিক্রম করতে পারে যা স্ট্যান্ডার্ড (পজিটিভ-ইনডেক্স) লেন্সগুলিকে দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অর্ধেকেরও কম বস্তুর সমাধান করতে বাধা দেয়। এই ধরনের সুপারলেন্স প্রচলিত অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের দৃষ্টির বাইরে স্থানিক তথ্য ধারণ করবে। এই ধরনের অণুবীক্ষণ যন্ত্র তৈরির জন্য বেশ কয়েকটি পদ্ধতির প্রস্তাব দেওয়া হয়েছে। উপ-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ক্ষেত্রটি অপটিক্যাল সুইচ, মড্যুলেটর, ফটোডিটেক্টর এবং দিকনির্দেশক আলো নির্গমনকারী হতে পারে। জৈবিক ও রাসায়নিক সংবেদন পর্যালোচনাধীন অন্যান্য প্রুফ-অফ-কনসেপ্ট অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উচ্চ সংবেদনশীলতা জৈবিক এবং রাসায়নিক সংবেদন জড়িত। এগুলি অপটিক্যাল সেন্সরগুলির বিকাশকে সক্ষম করতে পারে যা একটি নির্দিষ্ট ধরনের ফ্যাব্রি-পেরোট ন্যানো-রেজোনেটরের মধ্যে পৃষ্ঠের প্লাজমনগুলির সীমাবদ্ধতাকে কাজে লাগায়। এই উপযুক্ত বন্দিদশা অপটিক্যাল রেজোনেটর মোড এবং রেজোনেটর গহ্বরের পার্শ্ব প্রাচীরের সাথে আবদ্ধ অ্যানালাইট লিগ্যান্ডগুলির মধ্যে স্থানিক ওভারল্যাপ ব্যবহার করে লক্ষ্য রাসায়নিক বা জৈবিক বিশ্লেষকগুলির নির্দিষ্ট বন্ধনগুলির দক্ষ সনাক্তকরণের অনুমতি দেয়। ইলেক্ট্রন বিম লিথোগ্রাফি এবং ইলেক্ট্রোপ্লেটিংয়ের সংমিশ্রণ ব্যবহার করে নির্মিত, এবং নিকট-ক্ষেত্র এবং দূর-ক্ষেত্র অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি এবং স্পেকট্রোস্কোপি উভয় ব্যবহার করে পরীক্ষা করা, সীমাবদ্ধ পার্থক্য সময় ডোমেন বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় সিমুলেশন ব্যবহার করে কাঠামোগুলি অনুকূলিত করা হয়। অপটিক্যাল কম্পিউটিং ইলেকট্রনিক সংকেতকে হালকা প্রক্রিয়াকরণ যন্ত্রের সাথে প্রতিস্থাপন করে। 2014 সালে গবেষকরা একটি 200 ন্যানোমিটার, টেরাহার্টজ স্পিড অপটিক্যাল সুইচ ঘোষণা করেন। সুইচটি ভ্যানেডিয়াম ডাই অক্সাইডের ন্যানোস্কেল কণাগুলির সমন্বয়ে গঠিত একটি মেটামেটেরিয়াল দিয়ে তৈরি, একটি স্ফটিক যা একটি অস্বচ্ছ, ধাতব পর্যায় এবং একটি স্বচ্ছ, অর্ধপরিবাহী পর্যায়ের মধ্যে পরিবর্তিত হয়। ন্যানো পার্টিকেলগুলি একটি কাচের স্তরের উপর জমা হয় এবং এমনকি ছোট সোনার ন্যানো পার্টিকেল দ্বারা আচ্ছাদিত হয় যা প্লাজমোনিক ফটোক্যাথোড হিসাবে কাজ করে। ফেমটোসেকেন্ড লেজার ডালগুলি সোনার কণাগুলিতে ইলেক্ট্রন মুক্ত করে যা এর মধ্যে ঝাঁপিয়ে পড়ে এবং একটি সাবপিকোসেকেন্ড পর্যায়ের পরিবর্তন ঘটায়। ডিভাইসটি বর্তমান ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট প্রযুক্তি, সিলিকন-ভিত্তিক চিপ এবং উচ্চ-কে ডাইলেক্ট্রিক উপকরণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এটি বর্ণালীর দৃশ্যমান এবং নিকট-ইনফ্রারেড অঞ্চলে কাজ করে। এটি শুধুমাত্র 100টি ফেমটোজুল/বিট/অপারেশন তৈরি করে, যার ফলে সুইচগুলি শক্তভাবে প্যাক করা যায়। ফটোভোলটাইক গোল্ড গ্রুপের ধাতু (এ. ইউ, এ. জি এবং সি. ইউ) ফটোভোলটাইক এবং সৌর কোষে সরাসরি সক্রিয় উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছে। উপাদানগুলি একই সাথে ইলেক্ট্রন এবং গর্ত দাতা হিসাবে কাজ করে এবং এইভাবে একটি ফটোভোলটাইক কোষ তৈরি করতে ইলেক্ট্রন এবং গর্ত পরিবহন স্তরগুলির মধ্যে স্যান্ডউইচ করা যেতে পারে। বর্তমানে এই ফটোভোলটাইক কোষগুলি ইন্টারনেট অফ থিংস (আইওটি) প্ল্যাটফর্মের জন্য স্মার্ট সেন্সরগুলিকে শক্তিশালী করার অনুমতি দেয়। আরও দেখুন মেটামেটারিয়াল মেটামেটারিয়াল অ্যাবসর্বার মেটামেটারিয়াল অ্যান্টেনার ইতিহাস মেটামেটারিয়াল ক্লোকিং ননলাইনার মেটামেটারিয়াল ফোটোনিক মেটামেটারিয়াল ফোটোনিক ক্রিস্টাল স্পুফ সারফেস প্লাজমন টেরাহার্টজ মেটামেটারিয়ালস টিউনেবল মেটামেটারিয়ালস ট্রান্সফর্মেশন অপটিক্স ক্লোকিং রেফারেন্সের তত্ত্ব আরও পড়ুন উইলিয়াম এল বার্নস দ্বারা আয়োজিত এবং সম্পাদিত থিও মারফি মিটিং ইস্যু। বাহ্যিক সংযোগ প্লাজমোনিক মেটামেটেরিয়াল-মাইক্রোস্কোপ থেকে অদৃশ্য পোশাক পর্যন্ত। 21শে জানুয়ারি, 2011। PhysOrg.com। মেটামেটারিয়ালস ন্যানোটেকনোলজি প্লাজমনিকস